《多酸基稀土MOFs晶態雜化材料構築及質子導電性能研究》是依託東北師範大學，由鹿穎擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：多酸基稀土MOFs晶態雜化材料構築及質子導電性能研究
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：鹿穎
- 依託單位：東北師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以多酸、稀土離子及有機配體為構築基元，以質子傳導性能為導向，設計合成多酸基稀土MOFs晶態雜化材料。利用稀土MOFs的金屬中心具有較高的配位數、較多的不飽和配位點以及MOFs材料的孔洞大小、形狀及內表面性質的可設計性等優勢，通過引入質子載體，增加質子濃度及質子跳躍點密度等策略，設計連續、穩定的氫鍵網路，提高材料的保水性及成膜性，增強多酸對水等極性溶劑的穩定性，解決經典多酸作為質子導電材料因易溶於極性溶劑而從質子交換膜上脫落的缺點，獲得高溫（高於100℃）高質子傳導材料。闡明質子傳輸機理，揭示雜化物結構、多酸結構基元類型及質子載體種類等對導電性能的影響，為獲得電導率高、性能穩定可套用於燃料電池質子交換膜的新型質子傳導材料提供理論和實驗依據。
結題摘要
圍繞立項時確立的研究目標，即（1）設計合成具有質子導電功能的新型多酸基稀土MOFs晶態雜化材料，解決經典多酸質子導電率受溫度影響的局限，獲得高溫質子傳導材料；（2）闡明質子傳輸機理，揭示雜化物結構、多酸類型及質子載體種類等對導電率的影響，為獲得電導率高、性能穩定可套用於燃料電池質子交換膜的新型質子傳導材料提供理論和實驗依據。主要取得如下成果：（1）設計合成十餘種多酸及多羧酸基稀土MOFs，表征其組成和結構，探索合成條件對其組成與結構的影響；（2）探討了溫度、相對濕度等條件對材料質子電導率的影響，研究了氫鍵網路在不同濕度及溫度下的穩定性；（3）研究了MOFs結構中質子傳導路徑不同對質子傳導性能的影響，發現直線型路徑比彎曲（如Z字形）路徑具有更好的質子傳導性，為設計製備新型質子傳導材料提供了信息；（4）設計合成了多酸-聚乙烯亞胺高分子複合材料，克服了經典多酸質子導電率受溫度的限制，獲得高溫（高於100 ℃）質子傳導材料；（5）設計合成了多酸-SBA15複合材料。在具有一維孔道的SBA-15分子篩內構築基於多酸的連續、穩定的氫鍵網路，由於質子沿著直線型路徑傳遞縮短傳輸距離，提高質子傳輸效率，類似質子“快速路”，獲得適用於中、低溫條件的質子導電材料。 在基金資助下發表論文11篇，邀請國內外學者做學術報告4場，教師、研究生參加學術會議14人次，做邀請報告及口頭報告3次。
