改造的基于胺的共价有机框架的离子导电性和燃料电池的潜在应用
Carmen Montoro, David Rodríguez-San-Miguel, Eduardo Polo
1Departamento de Química Inorgánica, Universidad Complutense de Madrid , 28040 Madrid, Spain.
新型基于 imine 的共价有机框架 (COF) 显示出高质子导电性和可加工性. 这些材料,特别是用LiCl合的COF,对灵活的质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 有希望.
科学领域:
- 材料科学
- 化学学
- 电化学
- 纳米技术
背景情况:
- 共价有机框架 (COF) 是具有调节性特性的晶体多孔聚合物.
- 在燃料电池等能源应用中,
- 开发可加工和高导电性COF仍然是一个重大挑战.
研究的目的:
- 合成和描述用于离子导电应用的基于 imine 的新型 COF (RT-COF-1).
- 调查 LiCl-doped COFs (LiCl@RT-COF-1) 的质子导电机制和性能.
- 探索这些COF可加工成用于质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 的柔性薄膜.
主要方法:
- 通过1,3,5-tris(4-aminophenyl) 和1,3,5-benzenetricarbaldehyde之间的希夫反应合成基于胺的COF.
- 用LiCl对RT-COF-1进行合成后的修改,形成LiCl@RT-COF-1.
- 用于测量离子导电性的电化学阻抗光谱.
- 固态核磁共振 (NMR) 光谱 (1H和7Li) 用于导电机制研究.
- 用于处理薄膜的结构分析的X射线晶体学.
主要成果:
- 在 313 K 和 100% 的相对湿度下,LiCl@RT-COF-1 实现了 6. 45 × 10−3 S cm−1 的高离子导电性.
- 使用固态NMR光谱学阐明了质子导电机制.
- 这些COF具有显著的可加工性,可以形成半透明的,具有平面结构秩序的柔性薄膜.
- 使用这些薄膜制造的PEMFC达到12.95 mW cm-2的最大功率密度和323 K的53.1 mA cm-2的电流密度.
结论:
- 基于胺的COF,特别是LiCl@RT-COF-1,具有出色的质子导电性.
- 这些材料具有显著的可加工性,使其能够制造灵活的订制薄膜.
- 开发的COF薄膜是高效的质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 的有希望的候选者.
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