利用酞菁這類大環(huán)分子的自聚集特性，強(qiáng)迫陽離子基團(tuán)有序堆疊，從而構(gòu)造OH-傳遞快速通道。我們通過在溴代聚2,6-二甲基-1,4-亞苯基氧化物(BPPO)環(huán)上引入含有4個(gè)季銨基團(tuán)的鋅季銨酞菁（Pc）側(cè)鏈，鑄成Pc-PPO-y陰離子交換膜（圖1d）。其設(shè)計(jì)思路是：每個(gè)QAPc含有四個(gè)季銨基團(tuán)（QA），因此酞菁側(cè)鏈可以作為多陽離子處理，這些多陽離子基團(tuán)可以吸引H2O和OH-離子形成傳輸區(qū)域；而QAPc中的酞菁大環(huán)之間的強(qiáng)π-π相互作用可迫使這些帶正電荷的頭部基團(tuán)（-N(CH3)3+）緊密堆疊，從而形成有序的親/疏水OH-通道，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在不增加IEC的前提下， OH-傳導(dǎo)性提升的效果。因此，與常規(guī)的構(gòu)筑AEM的方法相比，這種方法不僅能夠增加膜的電導(dǎo)率和強(qiáng)韌性，還能構(gòu)筑有序的離子通道。
如圖2所示，由該方法獲得的陰離子交換膜Pc-PPO-10成功實(shí)現(xiàn)了在80℃高達(dá)236.2 mS cm-1的OH-電導(dǎo)率，這一水平已經(jīng)超過了Nafion質(zhì)子交換膜。
通過如圖3所示的粗粒度分子動(dòng)力學(xué)(CG-MD)模擬探究了QAPc的聚集行為和對(duì)OH-傳輸行為的影響�？梢钥吹剑� Pc-PPO-10膜中有5個(gè)以上的酞菁大環(huán)有序堆疊，從而形成OH-通道，為OH-離子提供了更加的遷移環(huán)境，其OH-的均方位移(MSD)相較無酞菁環(huán)的膜體系提升接近1倍。得益于此，該類Pc-PPO-10在堿性燃料電池體系中，單電池的峰值功率密度可達(dá)343.8 mW cm-2@80℃。
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多壁碳納米管-酞菁鈷-納米金-絲素蛋白(MWCNTs-CoPc-AuNPs-SF)納米復(fù)合物膜
大孔SiO2負(fù)載四羧基酞菁鈷(Co(Ⅱ)-taPc)
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六方體孔道結(jié)構(gòu)的COFs(Tp-Por-COF)
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