张宁、朱广山在共价有机骨架薄膜材料领域取得重要进展

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近年来，质子交换膜燃料电池在航空航天﹑轨道交通和新能源汽车等领域有着广泛的应用。作为燃料电池的核心部件，新型质子交换膜的开发成为当下研究热点。
        共价有机骨架（COF）材料是一类新型的有机多孔晶体材料，由于其具有规则的孔道和明确的化学结构，在质子传导领域引起了广泛的关注。然而，COF多为不溶和难加工的粉末，限制其在质子交换膜燃料电池中的应用。目前大多数报道是通过制备混合基质膜或者掺入酸性小分子来提高COF材料的质子传导性能。但是聚合物与COF粒子之间的相容性通常很差，导致粒子的团聚，降低了膜的性能。而且，小分子掺杂的方法中，孔道内的酸性小分子与聚合物中COF粒子的分布都无法准确控制。

        针对以上问题，张宁教授、朱广山教授团队提出了表面引发聚合的策略，可控制备了超薄的自支持COF薄膜。由于所制备COF膜具有有序的刚性骨架和丰富的磺酸基团，在质子传导性能方面具有突出优势。在30°C 下，COF膜的传导率可达到0.20 S cm−1，在80°C下连续测量40h后，传导率没有下降，可稳定在0.54 S cm−1，这一性能远高于商用Nafion膜。该研究可能对COF在质子交换膜领域的制备提供新的制备手段，并有望成为新一代高性能COF膜的制备技术。相关研究工作发表在《德国应用化学》上。
        Angew. Chem. Int. Ed. 2021, DOI: 10.1002/anie.202104106。


       文章来源：东北师范大学
       张宁博士，东北师范大学教授。一直从事新颖表面引发聚合方法的开发、刷状高分子及聚合物薄膜的研究工作，在J. Am. Chem. Soc.、Macromolecules、ACS Macro Lett. 等期刊上发表第一/通讯作者论文40篇，申请发明专利4项，先后主持国家自然科学基金4项，吉林省与长春市科技项目4项，2016年入选中国科学院青年创新促进会，2014年至今为《中国化学快报》青年编委。目前研究兴趣包括：1）高分子合成方法学; 2）自组装单层膜与高分子刷；3）聚合物多孔材料；4）有机无机纳米复合材料。
       朱广山，东北师范大学教授，博士生导师。国家杰出青年基金获得者，教育部“长江学者”特聘教授、首批“万人计划”科技创新领军人才、国务院特殊津贴专家、吉林省政协委员、吉林大学唐敖庆特聘教授、比利时那摩尔大学客座教授。朱广山教授长期从事新型多孔材料的定向合成、性质与结构研究、以及潜在应用的开发。在上述各前沿领域中取得了丰硕的成果，研究成果受到国际同行的高度认可。近年来，在Nature Commu., Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等国际核心一流学术刊物上发表SCI 论文270余篇, 他引6800余次, H-index为51, 申请发明专利30篇已获授权14 篇。多次应邀参加相关领域的国际会议，并做大会特邀报告及担任分会主席。是国内外著名化学杂志（J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Commun., Chem.-Eur. J., Inorg. Chem., J. Mater. Chem.等）的审稿人和国家自然科学基金的评审人。现正在主持的和已完成的项目有：国家杰出青年基金“无机化学”；国际科技合作与交流专项“无机金属有机骨架化合物合成及储氢性能研究”；国家自然基金委重点项目“无机微孔晶体的设计合成与储能性能研究”；高等学校科技创新工程重大项目培育基金“孔道结构无机固体材料的功能组装”；国家自然科学基金项目“高机械强度大面积有序分子筛膜的制备与性质研究”；国家自然科学基金委面上项目“以分子筛为主体的光学微器件制备与性质研究”；国家自然科学基金青年基金“高质量分子筛单晶合成、组装和性能研究”；教育部优秀归国基金“微孔晶体材料巨大单晶的合成”；教育部新世纪优秀人才资助计划；吉林省科技厅“吉林省杰出青年科技基金”等项目。主要研究方向：1. 分子筛高质量巨大单晶和高有序膜的合成与制备以及在光学微器件、气体分离方面的开发与应用；2. 吸附分离导向的多孔芳香骨架材料的目标合成；3. MOFs晶体和膜材料的合成与制备及其储气与分离性能研究。