【摘要】：固態(tài)質(zhì)子導(dǎo)電材料在燃料電池中有著廣泛的應(yīng)用前景,現(xiàn)已成為研究的熱點(diǎn)。MOFs材料有著高結(jié)晶性,結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的可調(diào)性,已成為一類新的質(zhì)子傳導(dǎo)材料。其中陰離子型In3+-MOFs材料,大都在孔道中存在利于提升質(zhì)子導(dǎo)電性的[(CH3)2NH2]+陽離子。3,6-咔唑二甲酸(H2cdc),有著獨(dú)特的平面結(jié)構(gòu),兩個(gè)羧基之間夾角為90°,同時(shí)結(jié)構(gòu)中存在N-H功能位點(diǎn),使用其構(gòu)筑的MOFs材料展現(xiàn)出結(jié)構(gòu)的多樣性與性能的優(yōu)異性。本論文旨在構(gòu)筑陰離子型In3+-MOFs,以3,6-咔唑二甲酸為主,構(gòu)筑一系列In3+-MOFs材料。使用混配體策略,選擇三個(gè)結(jié)構(gòu)不同的第二配4,4'-聯(lián)苯二甲酸、1,4-苯二甲酸和1,4-環(huán)己二甲酸參與構(gòu)筑In3+-MOFs(FJU-302,FJU-303,FJU-304),以調(diào)控由單一咔唑二甲酸構(gòu)筑In3+-MOFs(FJU-301)的質(zhì)子導(dǎo)電性。第二配體的使用并沒有改變單核金屬銦和羧基螯合配位的方式,只是改變了材料的結(jié)構(gòu),使之從三維二重穿插結(jié)構(gòu)變?yōu)槎S層狀結(jié)構(gòu)。化合物FJU-303在在無水條件和70℃時(shí)導(dǎo)電率可達(dá)最高值9.72× 10-4 S cm-1。導(dǎo)電率的比較關(guān)系如下:FJU-303FJU-302FJU-301FJU-304。使用1,3,5-均苯三甲酸作為模板劑參與合成反應(yīng),得到僅由咔唑二甲酸構(gòu)筑的手性化合物MROF-30。該化合物有著如下突出的結(jié)構(gòu)特征:1)結(jié)構(gòu)中存在一條罕見的三重螺旋金屬氧鏈,其螺距為21.3704A,螺孔徑為10.7713 A;2)首例通過金屬有機(jī)連接體橋聯(lián)螺旋金屬氧鏈而形成3D框架,其孔徑為42.5210A。使用涂覆混合基質(zhì)膜的方法,以提升化合物MROF-30的穩(wěn)定性,所制備的薄膜在90%RH和70℃條件下導(dǎo)電率可達(dá)最高值4.62×10-25 cm-1,且MROF-30結(jié)構(gòu)保持完整。
【圖文】：

圖０－２１邋Ｖｅｈｉｃｌｅ型機(jī)理。逡逑Ｆｉｇ．０－２１邋Ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｐｒｏｔｏｎ邋ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｖｅｈｉｃｌｅ邋Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．逡逑０．３．２提升質(zhì)子傳導(dǎo)的方法逡逑在環(huán)境溫度下，要提高材料的水合質(zhì)子傳導(dǎo)需將酸性物質(zhì)作為質(zhì)子載體引入逡逑ＭＯＦｓ結(jié)構(gòu)中。如圖０－２２１４２】所示為將酸性物質(zhì)引入ＭＯＦｓ以提高ＭＯＦｓ／ＣＰｓ導(dǎo)電逡逑的三種策略。第一種，將質(zhì)子載體子引入到結(jié)構(gòu)空腔內(nèi)，如水分子、銨根、硫酸根逡逑等；第二種，骨架修飾功能性基團(tuán)；第三種，將電中性質(zhì)子載體混入到ＭＯＦｓ結(jié)構(gòu)逡逑中，如三氮唑、咪唑等。逡逑ｔｙｐｅ邋Ｉ邋（ｃｏｕｎｌｅｉ邋ｉｏｎｓｉ邐ｔｙｐｅ邋ＩＩＩ邋（ｍｏｉｅｃｕｔａｒ邋ｍｄｕｓｉｏｎ）逡逑Ｉｆ—二－ｉ」，逡逑

ｌ邋５．７６０４Ａ邐ＦＪＵ－３０４逡逑圖１－２邋（ａ）配體對苯二羧酸示意圖；（ｂ）化合物ＦＪＵ－３０３配位環(huán)境；（ｃ）配體環(huán)己二羧逡逑酸示意圖；（ｄ）化合物ＦＪＵ－３０４配位環(huán)境。逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ邋ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ邋ｏｆ邋ＦＪＵ－３０３邋ａｎｄ邋ＦＪＵ－３０４．逡逑－３６－逡逑
【學(xué)位授予單位】：福建師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O641.4;TM911.4

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本文編號：2591385