Structuur-functie relatie van metaal-organische kaders

De basiselementen van MOF's die kunnen worden gebruikt als protongeleidende materialen zijn protonbronnen, hydrofiele poriekanalen en waterstofbindingsnetwerken. De protonenbron kan worden geleverd door zuurgroepen (-COOH, -HSO3, -PO3H2, enz.), H+ en NH4+ ingebed in poriën. Wanneer MOF's echter als protongeleiders werken, zijn de protongeleidende receptoren afhankelijk van exogeen water of Bronsted-basemoleculen, dus de meeste protongeleidende MOF's vertonen een grote afhankelijkheid van watermoleculen. Het bevochtigingsproces van MOF's als een PEM-membraanlaag is echter niet zoals dat van Nafion-membranen, de bevochtiging van MOF's kon niet alleen worden bereikt door het reactiegas dat waterdamp in korte tijd vervoert vanwege het capillaire effect. Deze exogene bevochtiging wordt beperkt door de fysisch-chemische eigenschappen van water, en de verdamping van water bij 100 ° C kan het watergehalte van de membraanlaag drastisch verminderen en het algehele apparaat abnormaal laten werken. Daarom wil dit project het huidige probleem oplossen van MOF's die worden toegepast als PEM's, waarbij het watergehalte sterk daalt wanneer de bedrijfstemperatuur hoger is dan 100 ℃, wat resulteert in extreem slechte prestaties en stabiliteit van het apparaat. Door water-metaalcoördinatiebindingen in de buurt van de carbonzuur-metaalcoördinatiebinding te introduceren, wordt een carbonzuur-waterprotondonor-acceptorpaar gevormd om de protongeleidbaarheid van MOF's te verbeteren. Ondertussen zal het nieuw geïntroduceerde gecoördineerde water, dat stabieler en beter bestand is tegen hoge temperaturen in vergelijking met de conventionele watermoleculen in de holtes van MOF's, ongetwijfeld het gebrek aan hoogwaardige PEM's bij brede bedrijfstemperaturen compenseren.