DOI: 10.1016/j.ijhydene.2021.03.033

金属-有机骨架（MOFs）表现出较高的质子传导性、热稳定性，并且在尺寸的定制方面具有极大的灵活性。金属-有机骨架因其独特的特性而成为质子导体的理想选择。然而，在质子交换膜（PEMs）中构建有序的MOF质子通道仍然是一个艰巨的挑战。在此，将静电纺丝工艺制备的纤维素和UiO-66-NH2的混合纳米纤维（Cell-UiO-66-NH2）嵌入磺化聚砜基体中，以获得UiO-66-NH2呈有序排列的高性能复合PEMs。综合表征和膜性能测试表明，含5wt％（标称值）UiO-66-NH2的复合膜在80℃和100％相对湿度下显示出0.196S/cm的高质子传导率。同时，复合膜显示出较低的甲醇渗透系数（约5.5×10-7cm2/s）。而且，即使在80℃下，复合膜也表现出较低的溶胀率（17.3％）。Cell-UiO-66-NH2纳米纤维作为燃料电池质子交换膜中的质子导电纳米填料具有很强的应用潜力。

图1.UiO-66-NH2的SEM显微照片，（b）XRD图和（c）BET图。

图2.（a）CA纳米纤维，（b）纤维素纳米纤维，（c）Cell-UiO-66-NH2-1，（d）Cell-UiO-66-NH2-3，（e）Cell-UiO-66-NH2-5，（f）Cell-UiO-66-NH2-7的SEM图像，（g-k）Cell-UiO-66-NH2-5中Zr、C、N和O的EDS元素图，以及（l）所有纳米纤维样品的FTIR光谱。

图3.所有膜横截面的SEM显微照片。

图4.（a）所有膜的TGA曲线和（b）XRD图。

图5.（a）样品的WU，（b）SR，（c）质子传导，（d）Cell-UiO-66-NH2-5/SPSF膜在80℃和100％RH下的时间依赖性质子传导率，以及（e）样品的甲醇渗透。

图6.（a）PEMs的IEC和（b）单电池性能，（c）质子在复合膜中转移的可能途径示意图。