复合材料学报

作者：韩光鲁, 陈哲, 蔡立芳, 张永辉, 张学波, 马环环, 冯明煦,

关键词：合成, 制备, 杂化, 燃料电池, 质子交换膜,

应用水热合成法制备了来瓦希尔骨架材料（MIL-101（Cr）），通过后磺化法将磺酸（SO₃H）基团引入MIL-101（Cr）的笼状结构中，得到具有质子传导功能的MIL-101（Cr）-SO₃H。FTIR结果表明，磺酸基团成功引入到MIL-101（Cr）中。SEM和XRD结果表明，磺化前后材料的粒径在纳米尺寸范围，且MIL-101（Cr）-SO₃H颗粒的晶体结构无坍塌。元素分析结果表明，MIL-101（Cr）-SO₃H的磺化度为0.36。然后将MIL-101（Cr）-SO₃H掺杂到磺化酚酞侧基聚芳醚砜（SPES-C）中制备了MIL-101（Cr）-SO₃H/SPES-C燃料电池用杂化质子交换膜。SEM结果说明，MIL-101（Cr）-SO₃H/SPES-C杂化膜内MIL-101（Cr）-SO₃H分散均匀，SPES-C与MIL-101（Cr）-SO₃H两相相容性较好，膜内无缺陷。TGA分析结果表明，MIL-101（Cr）-SO₃H/SPES-C杂化膜热稳定性优良。MIL-101（Cr）-SO₃H的引入可以提高MIL-101（Cr）-SO₃H/SPES-C杂化膜吸水率并降低甲醇渗透性。随填充物MIL-101（Cr）-SO₃H的含量增加和测试温度升高，MIL-101（Cr）-SO₃H/SPES-C杂化膜的质子传导率随之增大。当温度为80℃时，MIL-101（Cr）-SO₃H填充量为5wt%的MIL-101（Cr）-SO₃H/SPES-C杂化膜的质子传导率达到0.162 S·cm^-1，比商用Nafion膜的质子传导率（0.134 S·cm^-1）提高了20.1%。

来源：2020年第3期

《复合材料学报》期刊编辑部

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