Nafion-threaded MOF laminar membrane with efficient and stable transfer channels towards highly enhanced proton conduction

材料科学 质子交换膜燃料电池 Nafion公司 层流 质子输运 化学工程 电导率 化学 电化学 电极 物理化学 热力学 生物化学 物理 工程类
作者
Yan Wang,Hexiang Gao,Wenjia Wu,Zhuofan Zhou,Zhiwei Yang,Jingtao Wang,Yecheng Zou
出处
期刊:Nano Research [Springer Science+Business Media]
卷期号:15 (4): 3195-3203 被引量:30
标识
DOI:10.1007/s12274-021-3925-7
摘要

Porous laminar membranes hold great promise to realize ultrafast ion transfer if efficient and stable transfer channels are constructed in vertical direction. Here, metal-organic framework (MOF) nanosheets bearing imidazole molecules in the pores were designed as building blocks to assemble free-standing MOF laminar membrane. Then, Nafion chains were threaded into the pores induced by electrostatic attraction from imidazole molecules by slowly filtering dilute Nafion solution. We demonstrate that the threaded Nafion chains lock adjacent MOF nanosheets, affording highly enhanced structural stability to the resultant laminar membrane with almost no water swelling. Significantly, abundant acid-base pairs are formed in the pores along Nafion chains, working as efficient, continuous conduction pathways in vertical direction. Proton conductivities as high as 110 and 46 mS·cm−1 are obtained by this membrane under 100% and 40% relative humidity (RH), respectively, which are two orders of magnitude higher than that of pristine MOF membrane. The conductivity under low humidity (40% RH) is even over 2 times higher than that of commercial Nafion membrane, generating the maximum power density of 1,100 mW·cm−2 in hydrogen fuel cell (vs. 291 mW·cm−2 of Nafion membrane). Besides, the influence of water state on proton transfer in confined space is investigated in detail.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
Akim应助jacky1采纳,获得10
2秒前
4秒前
Jing发布了新的文献求助10
4秒前
英俊的鹤完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
Oasis完成签到,获得积分10
6秒前
大个应助坚强的凡双采纳,获得10
7秒前
小土豆完成签到 ,获得积分10
7秒前
山大琦子发布了新的文献求助10
7秒前
李健应助芝麻糊采纳,获得10
9秒前
英俊的雁山完成签到,获得积分10
10秒前
万能图书馆应助又丁采纳,获得10
11秒前
11秒前
自然的曲奇完成签到 ,获得积分10
14秒前
15秒前
姜勇完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
Lam发布了新的文献求助10
17秒前
xxxksk完成签到 ,获得积分10
17秒前
18秒前
cc发布了新的文献求助10
19秒前
爆米花应助山大琦子采纳,获得10
19秒前
所所应助今天看文献了没采纳,获得30
21秒前
温婉的向真完成签到,获得积分20
21秒前
21秒前
23秒前
京城熬夜的荔枝完成签到,获得积分10
23秒前
24秒前
Lam完成签到,获得积分10
25秒前
迷路向松发布了新的文献求助10
25秒前
大个应助李宏梅采纳,获得10
28秒前
hj完成签到 ,获得积分10
29秒前
虚伪的小王子完成签到,获得积分10
29秒前
天天快乐应助大力水手采纳,获得10
29秒前
wheat完成签到,获得积分0
29秒前
30秒前
谨慎的乐天完成签到,获得积分10
33秒前
34秒前
36秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 590
Évora na Idade Média 555
Soil mites of the family Rhagidiidae (Actinedida: Eupodoidea). Morphology, Systematics, Ecology 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Radical Reactions 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7365118
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8973888
关于积分的说明 19076450
捐赠科研通 7009696
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3223894
关于科研通互助平台的介绍 2387691
邀请新用户注册赠送积分活动 2204744