前言
近日，东北师范大学臧宏瑛&吉林大学梁嵩教授团队合作，在Chin Chem Lett上发表题为“Ligand-directed assembly of [Mo2O2S2]2+ into interlocked architectures with efficient proton conduction”的研究论文（DOI: 10.1016/j.cclet.2025.111698）。该研究通过阴离子模板策略，成功构建了两种基于[Mo2O2S2]2+单元的新型多金属氧硫簇（POTMs）合物，展现出优异的质子传导性能，为质子交换膜材料的设计提供了新思路。
论文标题截图 Twitter关注破万 图文摘要 内容简介 质子交换膜燃料电池（PEMFCs）因其高能量转换效率和环境友好特性，成为新能源领域的研究热点。然而，目前商用质子交换膜（如Nafion）仍存在成本高、甲醇渗透严重、质子传导机制不明确等问题。开发具有明确结构、高质子电导率的新型晶体材料，如多金属氧酸盐（POMs），成为解决这些挑战的重要途径。 本研究利用砷酸根（AsO43-）作为模板，通过增甘膦（Gly）和 4,4'-磺酰基二苯甲酸（H2SDB）作为桥联配体，成功合成了两种新型簇合物： H11K4[Co3(AsO4)2(Mo2O2S2)6(OH)6O3(Gly)3(H2O)5]·35H2O（化合物1）； H16K4[(AsO4)4(Mo2O2S2)12(OH)12O4(H2SDB)6(H2O)2]·36H2O（化合物2）。其中，化合物2展现出独特的边互锁多面体结构，其刚性配体H2SDB通过几何匹配和π-π堆叠作用，显著增强了框架的稳定性和孔道结构。在85°C、80% RH条件下，两种化合物表现出卓越的质子传导性能，分别为 9.64 × 10-3 S/cm和2.18 × 10-2 S/cm，优于多数已报道的POM基材料。进一步机理研究表明，其质子传导行为符合Vehicle机制，主要依赖于水合氢离子（H3O⁺）的扩散和氢键网络的辅助传输。化合物2因其更大的空腔、更多的质子跳跃位点（如磺酰基、桥氧、端氧等）以及更复杂的氢键网络，表现出更高的质子电导率。其结构在高温高湿环境下仍保持稳定，具备良好的应用潜力。 该工作不仅拓展了POTMs在质子传导材料中的应用，还通过配体设计与阴离子模板策略，实现了对簇合物结构的精确调控，为后续理性设计高性能质子导体提供了新范式。 作者简介 臧宏瑛，东北师范大学教授、博士生导师、国家优秀青年科学基金获得者。从事多金属氧簇的合成与组装及其在能源转化和存储领域的基础应用研究，包括多金属氧簇基固态材料的离子传导性能，多金属氧簇材料在能源转化（HER，ORR，NRR）中的作用及多金属氧簇为氧化还原媒介的能源存储器件制作等。主持项目包括国家自然科学基金优秀青年基金，面上项目和吉林省科技厅项目等，发表SCI论文100余篇，其研究工作发表在国际高水平杂志Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等。 梁嵩，吉林大学教授，博士生导师。长期从事仿生微反应器、仿生催化与功能性仿生医用材料的研究，包括仿生微反应器的设计与组装；仿生光、电催化；仿生复合酶催化。人工皮肤与合成生物补片的设计与研究；仿生水凝胶3D打印成型技术研究。近年来，主持国家自然基金、教育部归国留学基金等资助的多项研究项目，发表SCI检索论文20余篇，获得发明专利授权3件，参与编写英文专著一部。 文献信息 原文链接： https://doi.org/10.1016/j.cclet.2025.111698
