Tuning the Hydrophilicity of Nd-MOF Fillers from 3D Frameworks to 2D Layers for High-Performance Proton Exchange Composite Membranes

电导率 Nafion公司 质子 兴奋剂 化学 化学工程 复合数 质子交换膜燃料电池 质子输运 工作(物理) 金属有机骨架 纳米技术 接触角 聚合物 复合材料 导电体 高分子化学 肿胀 的 多孔性 电阻率和电导率
作者
Na Wang,Yaping Gong,Ying Wang,Jing Lü,Hongguo Hao (4637893),Yun‐Wu Li,Suna Wang
出处
期刊:Inorganic Chemistry [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acs.inorgchem.6c03568
摘要

Abstract Metal–organic frameworks (MOFs) attract wide interest for proton exchange membranes (PEMs) owing to structural tunability and proton-conducting capability. Nevertheless, how MOF-filler hydrophilicity governs proton conductivity and optimal doping loading in Nafion composites is insufficiently understood. Herein, three Nd-based MOFs with varied hydrophilicity are synthesized: one 3D Nd-L1 and two 2D layered Nd-L2 and Nd-L3. Nd-L3 possesses the highest surface hydrophilicity despite limited hydrophilic groups, originating from evenly distributed coordinated water on its 2D layers. Within the Nafion matrix, composite-membrane proton conductivity positively follows MOF hydrophilicity. Under 363 K and 100% RH, Nd-L3/Nafion-0.3% delivers 0.261 S cm–1, 1.89-fold higher than pure Nafion. Conversely, the optimal doping content correlates negatively with hydrophilicity; the highly hydrophilic Nd-L3 is prone to aggregation, leading to the lowest optimal doping content. The structure–property relationship analysis indicates that 2D layered structures facilitate the exposure of hydrophilic sites on the surface, effectively constructing continuous hydrogen-bonding networks that promote proton conduction. This work elucidates the critical role of MOF hydrophilicity in balancing proton conductivity and filler dispersion, offering a new strategy for designing high-performance PEMs.
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
wenhao发布了新的文献求助10
刚刚
6666应助乐观的蜗牛采纳,获得10
1秒前
雪霁发布了新的文献求助20
1秒前
苹果芷雪完成签到,获得积分10
1秒前
小蘑菇应助1122采纳,获得10
1秒前
每天都在想课题完成签到,获得积分10
1秒前
祭礼之龙完成签到,获得积分10
1秒前
3秒前
3秒前
出去玩完成签到,获得积分10
3秒前
轻松冰巧完成签到,获得积分10
3秒前
chenyu完成签到,获得积分10
3秒前
飞飞完成签到,获得积分20
4秒前
wwww应助豆奶采纳,获得10
4秒前
CG完成签到,获得积分10
4秒前
雨夜完成签到,获得积分10
4秒前
科院er完成签到 ,获得积分10
4秒前
钟爱小奏完成签到,获得积分10
4秒前
列昂尼多夫娜完成签到,获得积分10
5秒前
张张完成签到,获得积分10
5秒前
山是山三十三完成签到 ,获得积分10
5秒前
min完成签到,获得积分10
5秒前
斯文败类应助专业中药人采纳,获得10
5秒前
破风完成签到,获得积分10
5秒前
猪猪侠完成签到,获得积分10
5秒前
NexusExplorer应助XX采纳,获得30
5秒前
6秒前
6秒前
Marina完成签到 ,获得积分10
6秒前
csu_zs完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
leemiii完成签到 ,获得积分10
7秒前
于林凯应助WQ采纳,获得10
7秒前
泡泡爱星星完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
liu6发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
nnn完成签到,获得积分10
8秒前
阿吉完成签到,获得积分10
8秒前
无私元正完成签到,获得积分10
8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
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
Effects of Two Weeks of Red Light Therapy on Choroidal Thickness and Axial Length in Young Adults 700
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
the fractional Laplacian 400
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 7668412
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9236824
关于积分的说明 19883142
捐赠科研通 7237632
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3284105
关于科研通互助平台的介绍 2442967
邀请新用户注册赠送积分活动 2285681