9月11日消息,Alexander V. Savin於9月9日向arXiv提交论文(编号2609.10777),通过粗粒化分子模拟研究吸附在h-BN晶体平坦表面的线性分子链热稳定性,提出一类新颖的高温质子传导材料设计思路。
模拟显示,含苯环与羟基的分子可形成OH…OH…OH氢键链:苯酚(C₆H₅OH)、对苯基苯酚、对乙酰氨基酚(扑热息痛)与对羟基苯甲酰苯胺四种分子均能成链,其氢键链解离温度分别为190K、240K、300K与400K。关键在於:用六方氮化硼薄片对这些分子体系进行范德华封装後,热稳定性大幅提升——封装後氢键链可分别保持至470K、800K、880K与1140K。
论文据此提出,h-BN封装的这类分子链可用於构建无水(anhydrous)质子交换膜并工作於高温环境。传统全氟磺酸膜(如Nafion)依赖水合通道传导质子,超过100°C後因脱水电导率骤降,是高温燃料电池的中枢瓶颈;无水质子传导材料(磷酸掺杂膜、固态酸等)是当前主要替代路线。本研究中尤以对乙酰氨基酚与对羟基苯甲酰苯胺封装链最为有利——前者为廉价大宗药物分子,後者氢键强度更高。
该工作目前为纯模拟结果(13页、15图、5表),若获实验验证,「h-BN封装氢键链」将成为无水膜材料的一个全新候选家族。
(来源:arXiv)