大连理工考研，大连理工考研计算机408分数
共价有机框架（COFs）具有永久性的纳米级孔隙、高孔隙率和热化学稳定性，因而被广泛用作复合膜并应用于分离领域。传统的复合膜制备方法，如喷涂、旋涂、压力辅助或真空辅助过滤等工艺存在选择性层容易脱落等问题。
来自大连理工大学的学者提出了一种集成的浇铸-沉淀-蒸发方法来制备柔性COF复合膜（DPBI/HTpBD）。本文设计了由空心球壳COF选择层（HTpBD）和多孔支撑层构成的DPBI/HTpBD复合膜，并将其应用于钒液流电池。该电池具有的优良库伦效率（CE= 99.5%）和电压效率（VE=81.1%）是通过中空球壳COF选择性层的纳米级孔隙实现的。此外，COF内部由共价键结合的刚性孔隙结构使DPBI/HTpBD复合膜具有出色的高温稳定性。与Nafion 212和DPBI原始膜（CE降低5.2%，3.3%）相比，DPBI / HTpBD-9复合膜基电池的CE仅随着温度从25°C升高至55°C而降低0.9%。这项工作为高离子选择性和高温稳定的电池膜提供了一种新的制备方法。相关文章以“Hollow COF Selective Layer Based Flexible Composite Membranes Constructed by an Integrated “Casting-Precipitation-Evaporation” Strategy”标题发表在Advanced Functional Materials。
论文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202111594
图1. a-f) 微球的 SEM 和 TEM 图像：a,d) Fe 3 O 4, b,e) Fe 3 O 4 @TpBD, c,f) HTpBD; g) Fe 3 O 4@TpBD 和 HTpBD 的 FTIR 光谱；h) HTpBD 的13 C 固态 NMR 谱图；i) TpBD、HTpBD 和 Fe 3 O 4 @TpBD的 PXRD 图。
图2. 复合膜的横截面形态：a)DPBI，b) DPBI/HTpBD-4，c)DPBI/HTpBD-9，和d) DPBI/HTpBD-12。
图3. a) 质子输运过程示意图；b)膜的面积电阻；c) VO2+的膜渗透。。
图4. a-d) 膜的电池性能：a) 基于膜的电池在 120 mA cm -2下的 CE、VE 和 EE ；b)DPBI/HTpBD-9 膜基电池的 CE、VE 和 EE；c) DPBI/HTpBD-9膜在120 mA cm -2下的循环效率；d) 膜在 120 mA cm -2下的放电容量保持率。
图5. a-c) 配备膜的电池在 25-55 °C 下的温度依赖性行为：a)CE，b) VE，c) EE。
综上所述，本文提出了一种用于VFB的空心球壳COF选择性层的COF复合膜的制备方法。具有高孔隙率和纳米级孔隙通道的COF选择性层为复合膜提供了高的质子持久性。与DPBI原始膜（CE：66.1-87.6%）相比，DPBI/HTpBD-9复合膜基电池的CE高达98.3-99.5%。同时，DPBI/HTpBD-9复合膜电池的EE在80 mA cm−2时达到89.5%（DPBI：67.2%）。配备DPBI/HTpBD-9复合膜的电池在500次循环中表现出稳定的性能，证明了复合膜的优异稳定性。此外，当电池测试温度从25°C增加到55°C时，配备DPBI /HTpBD-9复合膜的电池的CE仅降低0.9%。这项工作证明了COF膜应用于液流电池的前景和潜力。（文：SSC）
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