随着对可靠和高效能源需求的不断增加,需继续推动能源储存和转换设备新材料的发展。质子交换膜燃料电池(PEMFCs)因其快速启动、高能量密度和低污染物排放而作为重要的能源储存和转化系统。目前商业化的质子交换膜(Nafion膜)存在操作温域窄的缺点。虽然金属有机框架材料因结构可调在质子导电方面表现出独特的优势,但质子电导率、湿度依赖性和操作温域之间存在难以平衡的问题,因为高湿度依赖性的质子导电行为,使得可能因水淹没阴极导致燃料电池性能下降或高操作温度下电解质材料脱水导致电导率下降。本文在高规整度MOFs的孔道中引入聚合物(PEG)、离子聚合物(PVPA)以及酸碱对型离子聚合物(Im-PVPA)来提高质子导体的综合性能。结果表明,通过调控引入PEG的掺杂量和分子量,仅仅获得在高湿度下的高质子电导率,不能降低质子电导率对湿度的依赖。相比于PEG来说,PVPA展现出了更高的保水性和更低的pKa值,能够有效的提高低湿度条件下的质子电导率,降低材料的湿度依赖。但因磷酸基团在高温下会发生自缩聚而限制其操作温域,咪唑的引入能很好的与PVPA形成酸碱对型离子聚合物,有效的限制了 PVPA的自缩聚反应,拓宽了质子传输的温域范围。通过调控蒸咪唑的时间,Im-PVPA@MIL-101(Cr)-48h展现出较低湿度依赖性和宽温域。在无水条件下,Im-PVPA@MIL-101(Cr)-48h的质子电导率在110℃时达到最大值为2.28×10-3 S cm-1。在湿度条件下,其质子电导率在60℃和95%RH达到2.31 × 1 0-2 S cm-1,是目前报道掺杂咪唑的MOFs最高值。总之,本论文通过引入酸碱对型离子聚合物,得到了一例宽温域(-20℃～110℃)、低湿度依赖性(2.24)和高质子电导率(2.31 × 10-2 S cm-1)综合性能优异的材料,为提升质子导体综合性能设计提供了一定的思路。