目前，提高离子交换容量、接枝亲水侧链或在聚合物主链中引入疏水嵌段等策略被广泛应用于增强质子传导通道的尺寸与连通性。具体而言，较高的IEC可增加膜内亲水区域比例，从而为质子传导提供更多活性位点。引入柔性亲水侧链能提升局部链段的流动性，促进离子簇的形成与相互连接。同时，构建亲水疏水嵌段结构可借助热力学作用形成更规则的微相分离形态，进而建立连续的质子传导路径。然而，这些方法仍面临显著挑战：芳香族聚合物主链中因强π-π堆积作用及广泛氢键网络导致链段紧密堆积，会限制微相分离能力及离子簇的空间排布，使得形成互连质子传导通道变得困难。

1.SPBICa的化学结构

图1樟脑磺酸接枝磺化聚苯并咪唑的化学结构

图1的核磁共振氢谱和FTIR光谱分析进一步证实了SPBICa的成功合成。接枝度通过积分峰面积比计算得出为43.5%至156.0%，离子交换容量测定为3.34-4.24mmol g^-1。

2.SPBICa的微观结构

图2樟脑磺酸接枝磺化聚苯并咪唑的形态结构

图2的扫描电子显微镜图像显示，SPBICa膜具有均匀致密的形态结构且无明显缺陷。TEM图像清晰展示了疏水性聚合物基质（亮区）内分布的纳米级离子簇（暗区），且SPBICa中的离子簇尺寸显著大于SPBI。此外，正电子湮灭寿命谱显示SPBICa膜中存在微孔结构，孔径集中在1-3 Å范围内。这种亚纳米级孔隙结构不仅能储存液体以促进质子传导，还能通过分子筛效应有效阻隔钒离子渗透，从而协同提升膜对质子/钒离子的选择性。

图3樟脑磺酸接枝聚苯并咪唑膜微观结构的分子模拟

图3的径向分布函数分析显示所有膜材料中磺酸基团间的S-S峰均出现在约5Å处，其中SPBICa表现出最强的S-S相互作用，表明其具有更优异的微相分离能力。SPBICa还呈现出自由体积分数逐渐增加的趋势，且其孔径3-8Å的孔隙比例显著高于原始SPBI。结果证实自由体积的增大源于樟脑磺酸侧链所具有的大体积非平面结构特征。这种结构能诱导更多相互连接的微相分离通道与自由体积筛分路径产生协同效应，使得SPBICa膜的质子扩散系数较SPBI膜提升34.1%（从3.20×10⁻⁹ m² s⁻¹增至4.29×10⁻⁹ m² s⁻¹），钒离子扩散系数降低26.1%（从2.53×10⁻⁹ m² s⁻¹降至1.87×10⁻⁹ m² s⁻¹）。

3.SPBICa膜的基本特性

图4樟脑磺酸接枝聚苯并咪唑膜的基本性质

图4显示SPBICa膜展现出优异的吸水能力和机械性能。其中，SPBICa-1.10膜表现最佳，拉伸强度达106.3MPa，断裂伸长率为69.3%。此外，SPBICa-1.10膜的质子电导率达53.3mS cm⁻¹，高于SPBI膜（28.9mS cm⁻¹），面电阻仅为0.14Ω cm²，远低于Nafion 212膜（0.23Ω cm²）。

SPBICa-1.10的钒离子渗透率低至1.97×10⁻⁹ cm² s⁻¹，并且SPBICa膜实现了2.71×10¹⁰ mS s cm⁻³的优异离子选择性，约为Nafion 212膜（5.46×10⁸mS s cm⁻³）的49.5倍。

4.SPBICa膜的电池性能

图5樟脑磺酸接枝聚苯并咪唑膜的电池性能

图5显示采用不同接枝度SPBICa膜组装的电池在电流密度超过100mA cm⁻²时仍能保持库仑效率高于99.0%，且数值随电流密度增加而持续提升。而且，SPBICa-1.10的VRFB在200mA cm⁻²下的电压效率达到82.0%，能量效率达到81.3%，不仅超越了Nafion 212膜（76.9%）的性能，更优于文献报道的多种自由体积工程化离子导电膜。此外，即使在300mA cm⁻²下，SPBICa-1.10的VRFB仍能保持75.1%的优异能量效率。

图6樟脑磺酸接枝聚苯并咪唑膜的电池性能