化学论文代发 我校化工学院青年教师在化学领域国际顶级学术刊物JACS上发表论文

2017/4/15 15:25:23

近日,我校化工学院青年教师张凤鸣副教授作为第一作者与其博士后合作导师---南京师范大学兰亚乾教授等人合作完成的论文“The Effect of Imidazole Arrangements on Proton-Conductivity in Metal-Organic Frameworks”在《Journal of the American Chemical Society》(JACS)期刊上发表,文章链接:http://pubs.

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acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.7b01559。这是我校教师首次在JACS发表研究性论文。JACS由美国化学会出版,是公认的国际化学领域最顶尖的专业期刊,也是全世界化学家们一直向往的学术殿堂,当前影响因子为13.038。

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张凤鸣副教授致力于金属-有机框架材料(MOFs)的制备与性能研究工作,主持国家自然科学基金青年项目、省博士后基金项目,作为主要参与人参加国家自然科学基金面上项目2项。迄今,他以第一作者和通讯作者发表SCI论文10余篇,其中IF> 4论文5篇。

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据悉,本次发表的成果是关于质子交换膜燃料电池的核心部件---质子传导材料的研究。由于质子交换膜燃料电池具有高能量转换效率、无污染物排放及低温快速启动等优点已成为世界各大科技企业争先开发的最的新一代电源。

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然而,由于质子交换膜和铂催化剂等关键材料的高昂价格限制了其实际规模化的开发和利用,特别是质子交换膜的成本占全部燃料电池成本的三分之一以上。目前燃料电池用质子交换膜以Nafion全氟磺酸质子交换膜为主,其工作温度和湿度限制严格,且制备难度大、价格昂贵。因此,开发具有精确结构信息的高效、低价质子传导材料成为各研发机构的研究重点之一。

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针对以上科学问题,文章作者利用三核Fe簇与芳香羧酸配体反应构筑了结构新颖且具有高稳定性的Fe-MOF。进而,利用其作为模型骨架,分别将功能性分子咪唑配位到Fe-MOF的金属簇取代配位水分子的位点和将咪唑装载到Fe-MOF的孔道当中,制备了咪唑有序排列的Im-Fe-MOF 和咪唑无规则分布的Im@Fe-MOF。

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对三个化合物质子传导性能的研究表明咪唑的配位和装载对化合物的质子传递性能提高明显。其中咪唑配位的Im-Fe-MOF在60 °C时质子传导率高达1.

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21 × 10–2 S cm−1,高于相同条件下Im@Fe-MOF和Fe-MOF的电导率两个数量级。其电导率已达到商用Nafion的性能,是质子传导率最好的MOFs材料之一。该材料有望取代质子传导膜市场Nafion材料,应用于燃料电池工业。

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