"大体积三苯基膦功能化聚(三联苯哌啶)膜显著提升全钒液流电池离子选择性"

本文创新性地通过Menshutkin反应将三苯基膦阳离子(P+)引入聚(三联苯哌啶)(PTP)骨架，开发出具有双阳离子结构的PTP-P+膜。该膜在保持适度溶胀(面积溶胀率5.3%)的同时，展现出比Nafion 115低两个数量级的VO2+渗透率(～10-8 cm2·min-1)和0.32 Ω·cm2的低面电阻，离子选择性高达106 S min cm-3，为全钒液流电池(VRFB)提供了高性能隔膜解决方案。

　　

Highlight

• 通过Menshutkin反应构建主链含哌啶鎓、侧链带三苯基膦的双阳离子膜

• 硫酸吸收量提升的同时保持15.5%的适度溶胀率

• VO²⁺渗透率比Nafion 115低100倍，面电阻仅0.32 Ω·cm²

• 离子选择性达2.3×10⁶ S min cm^-3，创VRFB隔膜新纪录

Materials

实验采用对三联苯(TP)、N-甲基-4-哌啶酮等原料，所有试剂均购自安耐吉化学，未经纯化直接使用。关键试剂4-溴丁基三苯基溴化膦为构建侧链阳离子提供了反应位点。

Synthesis of PTP and PTP-P⁺ membranes

如图1所示，在超强酸催化下，通过对三联苯与N-甲基-4-哌啶酮的Friedel-Crafts聚合获得刚性主链PTP。有趣的是，原始PTP在常见极性溶剂中溶解性差，但经三氟乙酸质子化或与4-溴丁基三苯基溴化膦季铵化后，溶解性显著改善——这个"变身"过程使其能通过溶液浇铸成膜。

Conclusion

这项研究通过在三联苯哌啶鎓聚合物侧链引入"分子盾牌"三苯基膦基团，巧妙平衡了质子传导与钒离子阻隔性能。膜材料展现的106级离子选择性，犹如为VRFB装上了智能离子筛，为下一代储能电池隔膜设计提供了新范式。