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06
2026
-
07
Angew: 从分子到通道，光固化多金属氧酸盐膜重构质子传导
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背景
在燃料电池与液流电池等电化学储能体系中，质子交换膜的性能直接决定了器件的效率与稳定性。理想的质子膜需要同时具备高导电性、高选择性以及良好的加工性能，但这三者往往难以兼顾。多金属氧酸盐（POMs）因其*强酸性和*低的质子迁移能垒，被认为是*具潜力的质子导体。然而，其实际应用长期受限于三个关键问题：难以加工成膜、在水环境中易流失，以及在聚合物中难以形成连续传导通道。这些瓶颈使得POM体系虽“性能优越”，却难以真正走向应用。
创新
近日，东北师范大学谭华桥教授团队提出了一种“光固化+分子协同设计”的全新策略，构建了共价固定的POM有机复合膜，实现了结构与功能的协同突破。通过紫外光引发的*快共聚反应，将功能化POM簇（APOM）与含–SO₃H和–COOH基团的单体一体化交联，既实现了POM的牢固固定，又赋予材料优异的可加工性。更关键的是，该设计在膜内部构建了层级化质子传导网络：POM簇作为“长程高速通道”，而–SO₃H与–COOH基团则与水分子协同形成动态氢键网络，实现*的短程跳跃传导。这种“长程有序传导+短程动态跃迁”的协同机制，使质子传输路径在分子尺度上实现连续贯通，从根本上解决了传统POM体系中通道不连贯的问题。
意义
该膜材料展现出突破性的性能表现：质子电导率达到0.417 S·cm⁻¹，显著*越传统商业膜，同时实现了*高的质子/钒离子选择性，在液流电池中表现出优异的能效与循环稳定性。更重要的是，这一工作提出了一种普适的设计范式——通过“共价固定+多尺度通道构筑”，实现导电性、稳定性与可加工性的统一。这不仅解决了POM材料长期以来的应用瓶颈，也为新一代高性能质子交换膜提供了清晰的分子设计路径。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/z0EwvLfhKZeufAx3gY0G5w
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