De Novo Design of Aminopropyl Quaternary Ammonium‐Functionalized Covalent Organic Frameworks for Enhanced Polybenzimidazole Anion Exchange Membranes

氢氧化物 结晶度 材料科学 化学工程 氢氧化铵 肿胀 的 共价键 离子键合 离子交换 单体 高分子化学 无机化学 化学 聚合物 离子 有机化学 复合材料 生物化学 工程类
作者
Wanting Chen,Qiang Liu,Bo Pang,Fujun Cui,Leilei Wang,Fang-Jie Zhou,Gaohong He,Xuemei Wu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (1): e2407260-e2407260 被引量:17
标识
DOI:10.1002/smll.202407260
摘要

Quaternary ammonium functionalized covalent organic frameworks (COFs) have great potential to enhance hydroxide transport owing to crystalline ordered 1D nanochannels, however, suffer from limited quaternary ammonium functional monomers and poor membrane-forming ability. In this work, a novel aminopropyl quaternary ammonium-functionalized COF (DCOF) is designed and synthesized via a bottom-up strategy. The self-supporting DCOF membrane exhibits high crystallinity with a dense and orderly arrangement of quaternary ammonium groups (IEC, 2.07 mmol g-1), achieving a high hydroxide conductivity of 172.5 mS cm-1 and an extremely low water swelling of 5.3% at 80 °C. The exfoliated DCOF colloidal suspension is further incorporated into quaternary ammonium di-cation grafted polybenzimidazoles (DPBI) matrix. Molecular simulations reveal strong electrostatic and van der Waals interfacial interactions between DCOF and DPBI, which enable a high doping content of 20 wt.% and interconnected ionic channels through the surface and nanochannels of the DCOF. The DCOF/DPBI-20% membrane exhibits a tensile strength of 29.7 MPa, a hydroxide conductivity of 135.3 mS cm-1, and a low swelling ratio of 37.2% at 80 °C. A H2/O2 single cell assembled with the membrane reaches a peak power density of 323 mW cm- 2, surpassing most recently reported COF-based membranes.
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
CHUAN完成签到 ,获得积分10
8秒前
小资完成签到 ,获得积分10
17秒前
Hello应助hhkj采纳,获得10
18秒前
魔幻灵煌发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
茅十八完成签到,获得积分10
21秒前
Aimee完成签到 ,获得积分10
24秒前
25秒前
27秒前
Boring完成签到 ,获得积分10
28秒前
情怀应助vpothello采纳,获得10
28秒前
29秒前
lu1020发布了新的文献求助60
31秒前
碧蓝的安露完成签到 ,获得积分10
34秒前
柒柒球完成签到 ,获得积分10
34秒前
34秒前
35秒前
蓝景轩辕完成签到 ,获得积分0
35秒前
Ding-Ding发布了新的文献求助10
37秒前
怡然含桃完成签到 ,获得积分10
37秒前
37秒前
是why耶完成签到 ,获得积分10
38秒前
疏惺末棘完成签到,获得积分10
38秒前
HanaTerbush完成签到,获得积分10
38秒前
hhkj发布了新的文献求助10
39秒前
GinaLundhild06完成签到,获得积分10
43秒前
wuhu完成签到 ,获得积分10
45秒前
震动的鹏飞完成签到 ,获得积分10
46秒前
踏实麦片完成签到,获得积分10
48秒前
卖药丸的兔子完成签到 ,获得积分10
49秒前
yunsui完成签到,获得积分10
52秒前
54秒前
胖小羊完成签到 ,获得积分10
56秒前
奇奇怪怪的大鱼完成签到,获得积分10
57秒前
猪猪hero发布了新的文献求助10
57秒前
往昔不过微澜完成签到,获得积分10
58秒前
nieyy完成签到,获得积分10
58秒前
59秒前
小小油完成签到,获得积分10
1分钟前
redmoon完成签到,获得积分10
1分钟前
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
Applied Min-Max Approach to Missile Guidance and Control 5000
Metallurgy at high pressures and high temperatures 2000
Inorganic Chemistry Eighth Edition 1200
Anionic polymerization of acenaphthylene: identification of impurity species formed as by-products 1000
The Psychological Quest for Meaning 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6325912
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8142015
关于积分的说明 17071663
捐赠科研通 5378411
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2854177
邀请新用户注册赠送积分活动 1831834
关于科研通互助平台的介绍 1683076