中温区质子传导多孔配位聚合物及其晶态薄膜的研究

基本信息
批准号:51402293
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:徐刚
学科分类:
依托单位:中国科学院福建物质结构研究所
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈广,陈慧芬,范玉航,田蒙,邢修双
关键词:
多孔配位聚合物中温质子导体质子导体质子传导薄膜多孔配位聚合物薄膜
结项摘要

Fuel cells have potential application in the areas of transportation,stationary and distributed power generation, and portable power sources. The research on medium temperature (100-300 oC) proton conducting (exchange) membrane fuel cell is of intensive interest. However, traditional medium temperature proton conducting material, such as solid state acid, limits the development of this kind of fuel cell significantly owing to their bad chemical stability, high water solubility, low mechanical stability. The crystal structure of porous coordination polymers (PCPs) can be modified flexibly. Therefore, this project propose to solve above problmes in medium temperature proton conducting material by the strategy of embeding their into PCPs. For the first time, the crystalline membrane of the material prepared by above strategy is going to be fabricated and its proton conducting property is going to be optimized by manipulating the orientation of membrane. The relationship between structure and properties of material, which is very important for the controlled synthesis of medium temperature proton conducting material, is going to be revealed by the detailed study on crystal structure, measurements, and theoretical calculation. After conducting this project, 5-6 important papers and 2-3 patents on medium temperature proton conducting material are planning to be published.

燃料电池在交通运输、固定与分散电站、移动电源等领域具有广泛的应用前景。中温(100-300 摄氏度)质子传导膜燃料电池是燃料电池领域的一个研究热点。然而,固体酸等传统的中温质子传导材料存在化学不稳定、水溶性强、机械性能差等难以克服的缺点,是制约中温燃料电池技术发展的一个关键瓶颈。本项目拟将传统中温质子传导材料植入多孔配位聚合物(PCPs)中,借助PCPs材料结构易于修饰等特点,克服传统中温质子传导材料的内在缺陷。并首次开展中温质子传导PCPs晶态薄膜的制备和通过控制薄膜内孔道的方向优化薄膜材料的质子传导性能的研究。利用晶体学、性能测试、理论计算等综合手段系统研究材料的组成、结构对质子传导性能的影响,总结材料的构效规律,为可控合成具有实用价值的中温区质子传导PCPs材料提供有用的参考。预期在国际重要学术刊物上发表研究论文5-6篇,申请国家发明专利2-3项。

项目摘要

具有质子传导性能的材料是组成燃料电池的核心材料之一。在本项目执行期内,我们围绕如何可控地制备具有良好综合性能的中温质子传导多孔配位聚合物材料,设计合成了系列具有优异质子导电性能的化合物。合成了一系列过渡金属和镧系多孔配位聚合物,并将质子传导材料植入到框架中,研究其质子导电性能。发现了一种能在-40度低温下具有很好质子导电性能的共价有机胶。总结了晶态多孔金属有机框架薄膜的研究总结,以便为多孔金属有机框架薄膜应用于质子导电的进一步的实际应用提供理论指导和数据支持。除了质子导电性能,我们将研究工作拓展到多孔材料电子导电性能及器件研究:我们首次用“界面限定”法制备以晶态多孔导电薄膜为导电沟道的场效应晶体管器件;将多孔性能的多孔配位聚合物和ZnO材料的电子导电性能结合应用于气敏传感器;另外,合成了首例具有稳定多孔结构的碘化铅杂化材料,应用于甲醇、乙醇检测。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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