DOI: 10.1016/j.memsci.2022.120852

本研究提出了一种串珠静电纺丝策略，以解决传导通道不稳定的困境，同时提高阴离子交换膜（AEMs）的OH-电导率。在此，研究者通过N-螺环季铵盐改性合成了基于聚芳醚酮的AEMs，然后通过静电纺丝和微溶技术进行处理。静电纺丝过程中N-螺环阳离子被诱导定向，EDX中长程有序聚集的离子簇证明了这一点。该电纺膜具有显著更高的电导率（80℃时为74mS/cm）和碱性稳定性，在80℃下于2mol/L KOH溶液中保持720小时后电导率保持在97%以上。珠状膜的溶胀率仅为12%，抗拉强度约为24.9MPa。总体而言，这项工作为纳米纤维垫的致密化提供了一种简单有效的方法。

图1.静电纺丝调节AEM（阴离子交换膜）制备过程示意图、机理图及实物展示。

图2.（a）OH-ASD和AL-ASD，以及（b）PAEK和ASD-PAEK-X的合成过程。

图3.（a）OH-ASD和AL-ASD，以及（b）PAEK-X和ASD-PAEK-X的1H NMR图谱。

图4.PAEK薄膜的SEM显微照片和溶解试验。（a）串珠纤维；（b）串珠PAEK纤维的尺寸分布；（c）无缺陷纤维；（d）无缺陷PAEK纤维的尺寸分布。（e）B-ASD-PAEK-0.7膜的表面；（f）B-ASD-PAEK-0.7膜的横截面。

图5.（a）ASD-PAEK-0.6、（b）ASD-PAEK-0.7、（c）ASD-PAEK-0.8、（d）ASD-PAEK-0.9和（i）B-ASD-PAEK-0.7膜的TEM图像。B-ASD-PAEK-0.7膜的珠子（e）和横截面（g）的SEM和EDX图像及其（f,h）元素映射。

图6.（a）在室温下干燥后Br-型AEMs的拉伸强度和断裂伸长率；（b）吸水率和溶胀率的温度依赖性；（c）ASD-PAEK-X的OH-电导率；（d）ASD-PAEK-X膜的Arrhenius图；（e）本工作制备的含5-/6-元环的N-螺环AEMs在80℃下的OH-电导率、IEC和溶胀率与文献中报道的对应值的比较。

图7.（a）ASD-PAEK-X膜的TGA曲线；（b）ASD-PAEK膜在80℃下浸入2M NaOH中720小时后的OH-电导率和（c）1H NMR光谱；浇铸（d）和电纺（e）AEMs中传输通道的比较。