利用PVP-UiO-66-NH-SO3H納米顆粒構建質子導電納米孔增強質子交換膜的質子導電性
通過提高質子交換膜的磷酸吸收率來提高質子傳導率是一種有效可行的辦法。目前，常見的提高磷酸吸收率的方法主要是在成膜聚合物中共混或接枝帶有含氮雜環的聚合物或短鏈，亦或選擇本征多孔聚合物為成膜基質。雖然這兩種方法均能顯著提升質子交換膜的磷酸吸收率，但是普遍存在尺寸穩定性變化較大，且磷酸滲出率升高和反應復雜價格高昂等問題。因此，為克服這些問題，來自天津工業大學陳英波教授課題組通過將PVP接枝到MOFs上設計并制備一種新型
PVP-UiO-66-NH-SO3H納米粒子(PUNSNPs)。通過PUNSNPs結構中的PVP短鏈來增加復合PEMs的磷酸吸收率。此外，以PUNSNPs為犧牲模板，在復合PEMs中構建可供質子傳導的納米孔來提高磷酸的吸收率，且不嚴重影響多孔PEMs的尺寸穩定性。PUNSNPs的溶解產生了許多短鏈和PVP鏈，這些短鏈含有堿性基團(-NH, -NH2)和酸性基團(-SO3H, -COOH)保留在納米孔中，以增強質子的導電性。此外，在不影響PA/PUNSNPs/SPEEK多孔PEMs尺寸穩定性的情況下，納米孔的形成還有助于PA的吸收率和保留率，并抑制甲醇的滲透。我們認為，納米孔中的短鏈和PVP鏈可以形成有效的酸堿對，為質子傳導提供額外的位點，納米孔的連續分布構建了有效的質子傳遞通道，進一步促進質子傳導。這項工作為構建多孔結構的PEMs提供了一種新的選擇，通過增加更多的質子傳導位點來促進質子傳導，同時平衡磷酸吸收率和結構穩定性。
