［本站讯］近日，化学与化工学院李培洲教授课题组与南方科技大学徐强教授团队合作，在功能多孔材料质子传导领域取得新进展。团队通过“多合一”策略设计构筑了一种共价有机框架(COFs）复合材料：H3PO4@PyTFB-1-SO3H。其在353 K和98%相对湿度条件下，展示出比肩商用质子传导材料Nafion的超高质子传导率。相关研究成果以“‘All in One’ Strategy for Achieving Superprotonic Conductivity by Incorporating Strong Acids into a Robust Imidazole-Linked Covalent Organic Framework”为题发表在国际期刊Nano Letters(IF = 10.8，中科院1区)上。山东大学化学与化工学院博士后栾天翔为论文第一作者，李培洲教授和徐强教授为通讯作者，山东大学为第一作者和通讯作者单位。

图1. “多合一”策略构筑高质子传导性能COF示意图

图2. (a) “多合一”策略合成示意图；(b) 四种材料在不同温度，98%相对湿度下的Nyquist曲线

制备兼具高性能和长时使用寿命的固态质子传导电解质意义重大但极具挑战性。作者通过在预合成的咪唑基多孔共价有机框架PyTFB-1中利用化学后修饰和物理负载质子载体，成功制备了一种“多合一”复合材料H3PO4@PyTFB-1-SO3H，其同时含有有利于质子传导的咪唑、磺酸和磷酸分子（图1）。在353K和98%相对湿度条件下，H3PO4@PyTFB-1-SO3H展示出超高的质子电导率1.15 × 10-1 S cm-1，是迄今为止在相同条件下报道的最高质子传导率的COF基复合材料之一。实验研究和理论计算进一步证实，咪唑基团和磺酸基团与磷酸分子间存在强相互作用，三者的协同效应极大地改善了H3PO4@PyTFB-1-SO3H的质子传导特性（图2）。

李培洲课题组主要从事“功能多孔材料合成及应用”方面的相关工作，研究主要集中于新型多孔材料的设计合成及其在催化、能源与环境以及医药领域的应用。近些年来，已在非均相光催化、质子传导、污染物吸附以及光动力治疗和生物纳米抗菌等领域取得重要进展。目前已在质子传导领域发表了多篇研究性论文，如Nano Lett、 Sci. China Mater、Langmuir、Micropor. Mesopor. Mater. 、Inorg. Chem. 等。

上述系列研究工作得到了山东省自然科学基金、“碳中和联合研究院”自主基金、山东大学齐鲁青年学者学科建设经费，以及广东省自主基金和深圳市科技计划项目基金等的资助。