徐铜文/葛晓琳 Nat. Sustain: 用于可持续性应用的高性能螺旋支化聚合物膜

离子交换膜是一种半透薄膜，可以选择性地传输阴离子或阳离子，在海水淡化、废水处理、能量转换和储存等领域有着广泛的应用。聚（芳基哌啶）聚合物是具有高化学稳定性的新一代阴离子交换膜的理想材料，但其离子传导性仍有待进一步提高。在此，我们报告了一种支链微孔聚（芳基哌啶）膜的设计，这种膜兼具超高Cl-导电性（80 °C时为120 mS cm-1）、优异的机械和化学稳定性以及溶液加工性。我们合理设计的核心是使用立体扭曲的螺芴单体来控制支链的拓扑结构和方向，从而实现刚性和柔性的平衡。松散的链式填充结构降低了离子在聚合物网络中解离和扩散的能量障碍，在胶体方法的帮助下，可将其加工成大面积薄膜。当应用于氧化还原液流电池时，我们的微孔膜能以400 mA cm-2 的高电流密度提供破纪录的性能。我们的工作为高性能膜的开发提出了一种可行的战略，这种膜将在更多对可持续发展至关重要的应用中找到用武之地。

图文简介

不同离子通道的比较及所提出的螺旋支化膜的设计策略

螺旋支化膜的表征与模拟

离子传导和离子传输机制

使用AMV、QPBPip和QPSPBPip膜组装的中性AORFB的性能

使用Nafion 212、QPBPip和QPSPBPip膜组装的VRFB的性能

论文信息

通讯作者：Xiaolin Ge , Tongwen Xu