热烈祝贺我课题组周永南工作在Advanced Functional Materials发表
近日，我课题组在碱性电解水制氢隔膜领域取得重要进展，相关成果以“Dipole Moment Induced Micro-Nanopore Modulation Enables Dual-Functional Conductive Anion Exchange Composite Membranes”为题发表在材料领域国际著名期刊Advanced Functional Materials上（影响因子19.0）。
研究团队通过采用双孔形成剂（聚乙烯吡咯烷酮/聚乙二醇）诱导偶极矩协同效应和组分调控，并辅以阳离子位点（瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵），成功构建了一系列具有表面微纳米孔的新型多孔阴离子交换复合膜（PAECM），从而实现了通过通道转移和位点跳跃实现的双功能传输。其中，部分季铵化的瓜尔胶（GC）具有适中的LUMO和较低的HOMO能级，这在确保高结构稳定性的同时降低了OH-的迁移能垒。基于锆基PAECM-ZPGG1（~350 µm）膜展现出较高的起泡点压力（~3.9 bar）和较低的面积电阻（~0.14 Ω cm-2）。在80 ℃和30 wt.% KOH的条件下，ZPGG1配合商用镍铝催化电极，在2 V时达到了 1.89 A cm-2的高电流密度。ZPGG1复合膜在 1 A cm-2条件下可承受长达 480 小时的运行,并保持了高度稳定的结构和电化学性能。这种孔结构调节和离子传输位点锚定方法为多孔复合膜的气体阻隔性能和离子传输能力的同步优化提供了前瞻性见解。
论文第一作者为博士生周永南。论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.76467
图1. (a) PAECM的制备示意图。(b) PVP1和PEG1分子的分子电偶极矩，以及(c) 其电荷分布。(d) PVP1和PEG1模型化合物的LUMO和HOMO能级。(e, f) 分子动力学模拟在50 ps时的瞬态图像（PVP5和PEG5分子溶解于100个乙醇分子中），以及(g) 相应的均方位移曲线。