东华大学宣为民/东北师范大学臧宏瑛/剑桥大学重磅Nature Chemistry丨超质子传导POFs！

背景：质子交换膜燃料电池的功率密度和稳定性受限于商业Nafion膜选择性与传导性的权衡，而基于多金属氧酸盐（POMs）和阳离子构筑基元的多孔框架材料在构建高性能质子传导通道方面具有潜力，但面临尺寸不匹配和难以形成有序多孔结构的挑战。研究目的：开发一种阳离子导向组装策略，通过三角形阳离子构筑基元与POMs的尺寸匹配和定向氢键作用，构建具有有序一维通道的稳定多孔框架，并通过序列功能化实现超质子传导，用于提升燃料电池性能。结论：通过引入咪唑啉基团和磺化修饰，所制备的多金属氧酸盐-有机框架在85°C、98%相对湿度下达到7.04×10⁻² S cm⁻¹的质子传导率，较未修饰框架提升700倍。与Nafion复合的混合膜在3 wt%负载量时传导率达0.191 S cm⁻¹，H₂-O₂燃料电池峰值功率密度达1,367 mW cm⁻²，较商业Nafion提升133%，并展示出优异长期稳定性。该策略为开发高性能质子交换膜材料提供了新路径。