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西湖大学孙立成院士，最新Angew.！

来源：时间：2024-04-15 14:24:46 浏览：921次

第一作者：Liqiang Yin、Rong Ren

通讯作者：孙立成院士

通讯单位：西湖大学

DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202400764.

研究背景

阴离子交换膜水电解槽（AEM-WEs）具有零间隙结构和低成本组件等优点，是未来制氢最有前途的技术之一。阴离子交换膜（AEMs）作为AEM-WEs的主要组成部分，迫切需要具有良好的综合性能，包括良好的力学性能、低尺寸膨胀、高导电性和优异的化学稳定性。然而，由于缺乏高耐用性和高性能的AEMs，AEM-WEs的工业化和可持续部署受到了阻碍。同时，官能团季铵阳离子的稳定性，特别是在高温和恶劣碱性条件下的稳定性，严重影响了其性能和耐久性。基于此，西湖大学孙立成院士等人合成了1-甲基-3, 3-二苯基喹啉的分子构建单元。通过酸催化Friedel-Crafts聚合，作者制备了一系列分子量可控、离子交换电导率可调的支化聚芳基喹啉（PAQ-x）AEMs。

测试发现，基于PAQ-5的非贵金属基AEM-WE，在2 V下具有8 A cm^-2的高电流密度，并且在梯度恒流测试中具有2446 h稳定性。

文章要点

1、在本文中，作者合成了1-甲基-3, 3-二苯基喹啉（DPQui）模板化合物，并通过加速耐碱试验和密度泛函理论（DFT）计算系统地研究了其阳离子降解机理。结果表明，对比1, 1-二甲基-4, 4-二苯哌啶（DPPip），DPQui具有更高的稳定性。沿着这一方向，利用聚合物增强的支化策略，通过超强酸催化缩聚和随后的季铵盐化，将超稳定的Qui环加入到支链无醚聚芳主链中，并将该聚合物制成支链聚芳基喹啉聚合物（PAQ-x）AEMs，用于AEM-WEs。

2、作者验证了PAQ-x中奎宁的稳定结构，并保持了非原位碱性稳定性。此外，支链聚合物结构降低了膨胀率和吸水率，在尺寸稳定性和离子电导率之间取得了平衡，显著提高了薄膜的整体性能。更重要的是，基于PAQ-5的非贵金属基AEM-WE，在2 V下实现了8 A cm^-2的电流密度，并且在梯度恒流测试中具有出色的2446 h稳定性。基于该二芳基喹啉基团优异的碱性稳定性，可以进一步考虑将其作为多功能建筑单元，用于制造碱性环境中使用的能量转换装置的多拓扑聚合物。

图文展示