质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane,简称PEM）通过氢氧化合作用,直接将化学能转化为电能,提高了能量转化效率,从而引起研究者的广泛关注。质子交换膜将燃料和氧化剂隔开,并选择性透过质子（H+）,是PEMFC的关键部件之一,因此,追求新的质子传导材料已成为提高质子交换膜燃料电池性能的关键问题。金属有机框架材料（MOFs）作为新兴材料的代表,具有结构可设计性、孔壁可修饰性、孔尺寸可调节性,使得其可通过功能化提高材料的质子传导性能,其固有的优良结晶性质让我们可以从结构上研究其质子传导机制。COFs的独特之处在于它们可以通过不同有机构筑单元的拓扑组合预先设计其骨架和孔道,使其具有结构规整,孔隙均匀,密度低,热稳定性和化学稳定性好的优点。COFs已经在气体储存、催化、光电等领域展开应用,其中,通过将酸性官能团结合到COFs的孔壁上,或者将客体分子填充到COFs的孔腔中,可以改善COFs的质子传导性能。为了克服质子导体难加工性,我们尝试将功能化设计得到多孔材料与高聚物复合制备成质子交换膜,进一步拓宽多孔材料在质子导电方向的应用。本文由下面两个部分构成:一.本文选择含四氮唑基团的间苯二甲酸配体与Eu元素构筑了一例具有良好水热稳定性并且耐酸耐碱的Eu-MOF,分别测试了不同条件下的电导率后发现其确实是一种良好的质子导体。随后将其与Nafion复合制备成不同比例掺杂的杂化膜后进行了表征,并研究质子交换膜在水环境条件和不同温度下的质子传导性能。杂化膜经不同p H处理后,研究了杂化膜的荧光强度对p H的响应。此项研究证明了四氮唑基团在质子传导型MOFs的构筑中的作用,并首次报道了质子传导和p H传感的双功能MOFs的杂化膜,这为功能性MOF的实际应用开辟了一条新途径。二.本文利用席夫碱反应合成一例阳离子EB-COF:Br。利用离子交换的方法将无机阴离子交换到COF的孔腔中,无机阴离子通过与EB-COF之间的电荷相互作用而稳定存在EB-COF的孔腔中,从而制备出高性能的质子导电材料。这些无机酸根离子可电离得到质子提供质子源又可水解提供质子跳跃位点,再通过氢键作用的连接,构成连续的质子传导通路,从而提高材料的电导率。经过交流阻抗测试并计算功能化后材料的质子电导率,其中H2PO4-@EB-COF的质子电导率在RH 93%,90℃条件下达到了3.86×10-2S/cm,是一种优良的质子导体。于是,将制备得到的H2PO4-@EB-COF通过杂化的方法与Nafion进行复合后制备成质子交换膜。这种质子交换膜在Nafion的基础上,经过H2PO4-@EB-COF的掺杂,既提高了质子载流子的浓度,又有助于质子传输通道的构建,从而大大提高了杂化膜的质子电导率。