化学学报 ›› 2025, Vol. 83 ›› Issue (11): 1435-1450.DOI: 10.6023/A25040135 上一篇 下一篇
综述
班渺寒a,b, 双亚洲a, 杨安平a, 郑长勇b, 张伟b,*(
), 徐飞a,*(
)
投稿日期:2025-04-28
发布日期:2025-06-09
通讯作者:
张伟, 徐飞
作者简介:![]() |
班渺寒, 西北工业大学材料学院在职博士, 西北化工研究院有限公司工程师. 研究方向为质子交换膜燃料电池关键材料的开发. |
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张伟, 西北化工研究院, 精细化工研究中心主任、教授级高级工程师, 三秦学者. 2009年于中科院大连化物所获理学博士学位. 负责、参加国家863、国家自然科学基金、中科院领域前沿创新、中科院重要方向性、振兴东北重点、中石化科技、中石油技术开发、陕西省重点研发计划等43项. 发表论文63篇, 主持编写标准3件; 申请授权专利57件. 主要从事煤、石油、清洁能源、天然气深加工及含氟精细化学品等领域的应用和基础研究. |
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徐飞, 西北工业大学材料学院教授、博士生导师、国家基金委优青、洪堡学者. 于2015年在中山大学获得博士学位, 2012~2014年在日本分子科学研究所从事联合培养博士研究, 2018~2020年在德累斯顿工业大学从事洪堡博士后研究. 主要研究方向为功能多孔聚合物和炭材料的创新制备及在新能源等领域的应用. |
基金资助:
Ban Miaohana,b, Shuang Yazhoua, Yang Anpinga, Zheng Changyongb, Zhang Weib,*(
), Xu Feia,*(
)
Received:2025-04-28
Published:2025-06-09
Contact:
Zhang Wei, Xu Fei
Supported by:文章分享
质子交换膜燃料电池(PEMFCs)通过氢氧电化学反应直接将化学能转化为电能, 为高效清洁能源转化提供了重要的途经. 质子交换膜作为PEMFC的核心功能组件, 通过定向传导质子实现电化学能的连续转换, 对电池性能具有决定性的作用. 共价有机框架(COFs)作为一种新型有机多孔材料, 具有高度结晶性、有序的多孔排列、功能可修饰性、结构可调性以及较高稳定性, 作为质子交换膜具有潜在的优势. COFs可功能修饰的骨架可以定制质子传导功能位点, 规整的孔道可以限域容纳多种质子载体/供体, 周期性分布的孔结构可以构建连续稳定的质子传输通道, 在含水/无水质子传导中均发挥出巨大的作用. 本文系统综述了近年来COFs材料的设计与质子传导性能研究进展, 重点讨论了COF骨架功能化设计、孔内限域和孔结构调控三种策略对质子传导性能的提升与传导机制解析, 并展望了该领域未来发展方向.
班渺寒, 双亚洲, 杨安平, 郑长勇, 张伟, 徐飞. 共价有机框架的设计及质子传导性能研究进展[J]. 化学学报, 2025, 83(11): 1435-1450.
Ban Miaohan, Shuang Yazhou, Yang Anping, Zheng Changyong, Zhang Wei, Xu Fei. Advances in Covalent Organic Frameworks Design for Proton Conduction[J]. Acta Chimica Sinica, 2025, 83(11): 1435-1450.
| COFs | Sources of conductivity | Proton conductivity/(S•cm−1) | T/℃ | RH/% |
|---|---|---|---|---|
| TFPPY-BT-COF-H2PO3[ | H3PO4 | 1.12×10−3 | 60 | 98 |
| NUST-28[ | H3PO4 | 1.46×10−1 | 120 | 0 |
| COF-3@PA-30[ | H3PO4 | 1.4 | 160 | 0 |
| H3PO4@TPB-DMeTPCOF[ | H3PO4 | 1.91×10−1 | 160 | 0 |
| COF-F6-H[ | H3PO4 | 4.2×10−2 | 140 | 0 |
| H3PO4@Tp-Azo-COF[ | H3PO4 | 6.70×10−5 | 67 | 0 |
| H3PO4@NKCOFs[ | H3PO4 | 1.13×10−1 | 80 | 98 |
| H3PO4@TpBpy-MC[ | H3PO4 | 2.50×10−3 | 120 | 0 |
| Phytic acid@TpPa- (SO3H-Py)[ | Phytic acid | 5.00×10−4 | 120 | 0 |
| PTSA@TpAzo[ | p-Toluenesulfonic acid | 7.8×10−2 | 80 | 95 |
| EB-COF:PW12[ | polyoxometalates | 3.32×10−3 | 20 | 97 |
| trz@TPB-DMTP-COF[ | Triazole | 1.1×10−3 | 130 | 0 |
| COFs | Sources of conductivity | Proton conductivity/(S•cm−1) | T/℃ | RH/% |
|---|---|---|---|---|
| TFPPY-BT-COF-H2PO3[ | H3PO4 | 1.12×10−3 | 60 | 98 |
| NUST-28[ | H3PO4 | 1.46×10−1 | 120 | 0 |
| COF-3@PA-30[ | H3PO4 | 1.4 | 160 | 0 |
| H3PO4@TPB-DMeTPCOF[ | H3PO4 | 1.91×10−1 | 160 | 0 |
| COF-F6-H[ | H3PO4 | 4.2×10−2 | 140 | 0 |
| H3PO4@Tp-Azo-COF[ | H3PO4 | 6.70×10−5 | 67 | 0 |
| H3PO4@NKCOFs[ | H3PO4 | 1.13×10−1 | 80 | 98 |
| H3PO4@TpBpy-MC[ | H3PO4 | 2.50×10−3 | 120 | 0 |
| Phytic acid@TpPa- (SO3H-Py)[ | Phytic acid | 5.00×10−4 | 120 | 0 |
| PTSA@TpAzo[ | p-Toluenesulfonic acid | 7.8×10−2 | 80 | 95 |
| EB-COF:PW12[ | polyoxometalates | 3.32×10−3 | 20 | 97 |
| trz@TPB-DMTP-COF[ | Triazole | 1.1×10−3 | 130 | 0 |
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