金屬-草酸化合物作為質(zhì)子傳導(dǎo)材料的研究進(jìn)展

劉 陸，陳 立，李艷武，黃亮亮

（1.遼寧石油化工大學(xué)石油化工學(xué)院，遼寧撫順113001；2.遠(yuǎn)東頁巖煉化有限責(zé)任公司，遼寧撫順113015）

隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，全球?qū)η鍧嵑涂沙掷m(xù)能源的探索成為了重要課題。燃料電池作為一種清潔有效的新型能源被認(rèn)為是最有前途的能源技術(shù)之一。高性能的質(zhì)子傳導(dǎo)材料因其在燃料電池的應(yīng)用中起著至關(guān)重要的作用而引起了研究者的廣泛關(guān)注[1-10]。傳統(tǒng)的Nafion膜燃料電池盡管可以達(dá)到10-1S?cm-1的高電導(dǎo)率，但是由于其操作的局限性（60～80℃，相對濕度（RH）為98%）和高昂的制作成本，其應(yīng)用受到了極大限制，因此開發(fā)新型質(zhì)子傳導(dǎo)材料已經(jīng)刻不容緩。

由草酸和金屬離子通過配位鍵構(gòu)建的金屬-草酸化合物作為一種新型多孔材料，由于其模塊化合成路線、高結(jié)晶度、可調(diào)的結(jié)構(gòu)，以及內(nèi)部有序孔道的易功能化等特點(diǎn)，成為質(zhì)子傳導(dǎo)材料的重要備選材料[11-14]。草酸根離子(ox2-)是一種簡單的雙齒配體，在金屬-草酸化合物的結(jié)構(gòu)中，草酸配體可以為其提供更多的質(zhì)子從而形成無限延伸的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，使材料表現(xiàn)出更優(yōu)異的質(zhì)子傳導(dǎo)性能[15]。通過文獻(xiàn)[14]可知，有3種提高材料質(zhì)子電導(dǎo)率的方法(IIII)。I：直接將質(zhì)子載體引入到化合物的孔隙中；II：將酸性基團(tuán)引入骨架中，利用它們提供質(zhì)子；III：將電荷中性的酸性分子引入到化合物的孔隙之中。金屬-草酸化合物可以設(shè)計(jì)基于I、II、III型的材料[16-18]。

從構(gòu)筑金屬種類的角度可將金屬-草酸化合物質(zhì)子傳導(dǎo)材料分為3大類：第1類是主族金屬-草酸化合物質(zhì)子傳導(dǎo)材料；……