氧化石墨烯膜(GO膜)可以构筑规整连续的纳米通道，有利于离子、分子或质子的快速传递，是一种非常有潜力的质子交换膜。然而，用于增强GO膜结构稳定性而添加的交联剂常会与GO表面质子传导的主要位点的含氧集团反应，导致质子传导率降低，因此，制备同时具有高质子传导率和稳定结构的GO膜仍是一个较大的挑战。近日，天津大学的姜忠义教授和吴洪教授团队利用GO表面和边缘具有不同化学结构的特点，设计制备了磺化石墨烯量子点（SGQD），然后利用真空辅助组装技术合成了GO/SGQD膜。在面内传导功能区，SGQD和GO之间的sp2共轭π-π相互作用为质子传递提供了质子供体，而在边缘非传导功能区，两者之间的静电相互作用有助于提升膜的结构稳定性。在348.15K和100%RH条件下，GO/SQGD膜的质子传导率可达到324 mS/cm，最大单电池输出功率可达到161.6mW/cm2。本研究为解决氧化石墨烯(GO)膜质子传导率和水稳定性之间的强耦合性的问题提供了一种新的思路。
Benbing Shi, Hong Wu*, Jianliang Shen, Li Cao, Xueyi He, Yu Ma, Yan Li, Jinzhao Li, Mingzhao Xu, Xunli Mao, Ming Qiu, Haobo Geng, Pengfei Yang, Zhongyi Jiang*. Control of Edge/in-Plane Interactions toward Robust, Highly Proton Conductive Graphene Oxide Membranes. ACS Nano, 2019.
DOI: 10.1021/acsnano.9b04156
https://doi.org/10.1021/acsnano.9b04156
