钨酸功能化氧化钛纳米管制造质子交换复合膜

在各种二维材料中，氧化钛纳米管（TiO2纳米管）是稳定和环保的，其电子、光学和介电性能可以通过表面改性来调整。研究人员利用钨酸与氧化钛纳米管（W-TNT）共价键合，首次作为离子交换填料用于制造质子交换复合膜。钨酸基（H2WO4）含有类似磺酸基（SO3H）的可交换质子，也可以作为离子交换器。

二维（2D）纳米结构材料，如纳米管、纳米棒或纤维，由于其非常大的比表面积和各向异性的结构，具有减少燃料交叉的额外优势。此外，磺酸化的二氧化钛-二氧化钛纳米管表面的离子交换基团（TNT）也被用作制备复合膜的填料，并已被证明其性能优于未功能化的填料。

因此，钨酸基团被推荐作为离子交换材料用于质子的传导。在TiO2纳米管的表面接枝钨酸基团，预计将有助于离子传导的Grotthuss和跳跃机制。纳米复合膜由SPEEK基体中不同浓度的填料（2%、4%、6%、8%）组成，并从吸水率、质子传导率和离子交换能力方面评估了进料比例的影响。

磺化程度是合成SPEEK的一个重要参数，它也是根据1 H-NMR的积分值来估计的。通过对不同的芳香族信号进行比较整合来确定磺化程度。较低的磺化程度会导致较小的质子传导率，而较高的磺化程度会导致膜的水膨胀。因此，磺化程度应该是适度的。

参考文献：Elumalai V, Deenadhayalan T, Kathleen Asitha A, et al. Preparation of tungstic acid functionalized titanium oxide nanotubes and its effect on proton exchange membrane fuel cell[J]. SN Applied Sciences, 2019, 1(4): 1-12.

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