科苑探骊 | 东北师范大学教师在共价有机骨架薄膜材料领域取得重要进展

编者按

聚焦科研前沿，感悟创新力量。多年来，东北师大始终秉持“创造的教育”理念，多项举措，培养师生的探索意识，不断彰显学科优势特色，在科研领域取得了显著进展。为此，校报编辑部与社会科学处、科学技术处联合开设专栏“科苑探骊”，对哲学社会科学领域和自然科学领域的重大科研成果进行推广，发挥科研工作者的引领示范作用，进一步振奋全校师生的科研创新精神。

近日，东北师范大学化学学院张宁教授、朱广山教授团队在共价有机骨架薄膜研究领域取得新进展。该研究首次采用表面引发聚合的策略，可控制备了超薄的自支持COF薄膜用于高效质子传导。该成果以“Surface-Mediated Construction of Ultrathin Free-standing Covalent Organic Framework Membrane for Efficient Proton Conduction”（表面调控法构筑超薄自支持共价有机骨架薄膜用于高效质子传导）为题，在国际知名期刊《德国应用化学》《Angewandte Chemie International Edition》（影响因子：12.96）上发表。

近年来，质子交换膜燃料电池在航空航天﹑轨道交通和新能源汽车等领域有着广泛的应用。作为燃料电池的核心部件，新型质子交换膜的开发成为当下研究热点。共价有机骨架（COF）材料是一类新型的有机多孔晶体材料，由于其具有规则的孔道和明确的化学结构，在质子传导领域引起了广泛的关注。然而，COF多为不溶和难加工的粉末，限制其在质子交换膜燃料电池中的应用。目前大多数报道是通过制备混合基质膜或者掺入酸性小分子来提高COF材料的质子传导性能。但是聚合物与COF粒子之间的相容性通常很差，导致粒子的团聚，降低了膜的性能。而且，小分子掺杂的方法中，孔道内的酸性小分子与聚合物中COF粒子的分布都无法准确控制。

针对以上问题，张宁教授、朱广山教授团队提出了表面引发聚合的方法制备了超薄的自支持COF薄膜。由于所制备COF膜具有有序的刚性骨架和丰富的磺酸基团，在质子传导性能方面具有突出优势。在30°C下，COF膜的传导率可达到0.20 S cm-1，在80°C下连续测量40h后，传导率没有下降，可稳定在0.54 S cm-1，这一性能远高于商用Nafion膜。该研究可能对COF在质子交换膜领域的制备提供新的制备手段，并有望成为新一代高性能COF膜的制备技术。

该文章的第一作者是化学学院博士研究生刘琳，通讯作者是化学学院教师张宁教授和朱广山教授。

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-编辑：张向阳-

-责任编辑：郝嘉良-

-指导老师：孟祥锋-

-信息来源：东北师范大学微信公众号-

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