以碱性膜为底子的电解水制氢、燃料电池、电凯发分解氨、二氧化碳电凯发复原等技能是完成“双碳”目的的要害技能，也是将来氢能范畴重点开展的偏向。而碱性膜（AEMs）的OH-传导率和碱波动性是决议相干电凯发器件功能和寿命的要害质料。晚期基于聚芳醚类聚合物的AEMs在强碱性条件下会产生芳醚裂解，招致聚合物主链降解。只管比年来开展了多种制备不含芳醚键聚合物主链的战略，可以无效提拔碱性膜耐碱波动性，但分解历程每每必要庞大的分解道路、贵金属催化剂伤害试剂和特定单体等。别的，由于此类AEM缺乏无效的离子传导通道，其离子传导率与波动性间无法制止的存在“trade-off”效应。

克日，中国迷信技能大学的离子膜研讨团队，初次经过复杂经济的McMurray偶联反响制备了一种含π-共轭布局的碱性膜质料用于高功能碱性燃料电池。

McMurray作为一步聚合反响，具有条件平和，无需无害试剂和贵金属催化剂等好处。分解的聚合物主链中包括由苯环和双键构成的π-共轭系统，共轭系统中相邻苯环间可构成π-π堆叠效应，诱导聚合物主链产生自组装收集，无效修筑离子传输通道，促进离子在膜内疾速传导。经过紫外-可见光谱可以察看到446nm的π-π*跃迁的特性峰，证明分子间的π-π收集，同时XRD异样察看到2θ=21° 和 2θ=28° π-π聚集特性峰，这一后果与DFT模仿的π-π间隔分歧。别的，共轭系统中的双键可在成膜历程产生原位热交联，构成交联网络，提拔碱性膜质料波动性，无效办理“trade-off”效应。红外后果表现，成膜之后，C=C特性峰面积分明减小，证明成膜历程中双键产生了原位热交联。终极，制备的碱性膜体现出优秀的OH^-传导才能，80 ℃电导率凌驾130 mS/cm。

同时，DFT 实际模仿盘算标明π-共轭布局和自交团结构可以为阳离子官能基团提供空间位阻掩护和给电子效应，低落氢氧根离子打击危害，提拔AEM的碱性波动性和电池历久性。DFT布局表现，甲基代替和双键代替的布局与传统卞基胺布局相比，α-C上表现出更少的Mulliken电荷，这意味着代替布局对OH^-的吸引力更小，同时功效基团之间的间隔也更小，增长了空间位阻效应，这些上风使得目的布局具有更高SN2降解能垒，标明目的布局具有更优秀的耐碱波动性。相干的测试后果也标明，π共轭系统及其自交团结构使得膜具有优秀的耐碱波动性，1mol KOH溶液 80 ℃浸泡3000小时后，电导率仅降落5%。

在该事情中，团队开展了一条全新的碱性膜制备道路，完成了高功能碱性膜质料制备，这是初次使用麦克默里反响制备碱性膜质料的报道。