近日,我校9001诚信金沙郝广平教授与诺贝尔奖获得者Andre Geim教授团队合作,发展了新型二维材料质子膜材料,实现了高温质子传导器件的制备,相关成果发表于国际权威期刊《Nature Nanotechnology》上(,IF = 33.407)。
质子导体材料,尤其是质子传导膜在基础化学品生产(离子膜法氯碱工业)、清洁能源(质子交换膜燃料电池)及其他化工、冶金行业有广泛的应用。全氟磺酸质子交换膜(美国杜邦发明)由于具有化学稳定性好、质子传导率高、机械强度好等优点,应用最广泛。然而,目前质子膜的传导率及热温稳定性问题目前尚无有效的解决思路。高性能质子膜材料的开发一直是研究难点与热点。
曼彻斯特大学诺贝尔奖获得者Andre Geim教授团队首次证实,室温条件下,热质子能够以超出预期的速率通过石墨烯等二维材料(Nature 2014, 516, 227; Science, 2016, 351, 68)。虽然石墨烯及类石墨烯二维材料具有质子传导特性,然而,相比传统质子导体,其传导能垒要高出一个数量级。针对上述瓶颈问题,我校9001诚信金沙郝广平教授与Geim教授团队合作,实现了高温质子传导器件的设计制备,发现了二维云母材料独特的高温质子传导性质,并且质子传导速率高出石墨烯等二维材料1-2个数量级。二维云母材料结构单元内的羟基起到质子传导的“桥梁作用”,层间质子交换后,构成低能垒传导通路,500 oC时,面传导率可达100 Scm-2。该研究成果也可拓展至其他二维材料,为开发高温质子交换膜提供新思路。
近年来,郝广平教授先后作为洪堡学者、玛丽居里学者在国际有重要影响力的研究团队从事多孔材料孔结构、表面化学及结构单元调控研究,在传导、分离方面取得多项重要成果。郝广平教授是上述研究成果的共同第一与通讯作者。