第一作者：李鑫然
通讯作者：吴雪梅
通讯单位：大连理工大学
DOI：10.1016/j.memsci.2026.125980
感谢大连理工大学贺高红&吴雪梅团队（第一作者：李鑫然）校稿！
《2025年我司用户发表的液流电池论文合集》
1.ST-AmCOF纳米纤维与复合膜的形貌
图1.两性电纺共价有机框架纳米纤维的形貌
电纺纳米纤维毡的颜色从初始单体（PAN/TFP/TAPT纳米纤维毡前驱体）所呈现的浅黄色，转变为经过两次连续溶剂热反应后形成的ST-AmCOF共混纤维毡所呈现的深褐色。在对PAN模板进行蚀刻后，ST-AmCOF纳米纤维毡仍保持其独立的结构完整性及良好的韧性。SEM图像表明，PAN纤维模板内COF的原位生长使纤维形态从光滑变粗糙，平均直径从400nm增加到500nm。随后将PAN模板从纤维中去除，由于纤维内PAN被蚀刻导致的体积收缩，ST-AmCOF纤维的直径略微减小至470 nm。TEM图像进一步显示这些组分直径相近但化学组成各异。通过EDS检测，三嗪类COF纤维组分中C、N、O元素分布均匀；而磺化COF纤维组分的EDS图像则显示S元素遍布整个纤维。对纤维进行进一步放大观察发现，两类COF的晶格条纹间距分别约为0.28nm和0.35nm，表明两种COF纤维均具有良好的结晶度。
图2.两性ST-AmCOF-x膜的形貌
SEM图像表明较高的COF含量会导致更多纤维暴露于膜表面。截面SEM图像显示SPBI已有效填充至纤维网络的空隙中。通过调控ST-AmCOF共混纤维的含量，在ST-AmCOF-55%复合膜中获得了最理想的双相连续结构，且根据截面EDS图像可观察到C、N、O和S元素在复合膜上均匀分布。
2.两性ST-AmCOF-x膜的性能
图3.ST-AmCOF-x的性质
多孔COF材料使得水吸收量（WU，17.6%–30.4%）随ST-AmCOF负载量的增加而升高。与此同时，COF纳米纤维的刚性晶体结构将溶胀比限制在极低水平（SR，小于3.5%），远低于Nafion 212（16.4%）和原始SPBI（7.4%）。此外，具有优良双相连续形貌的ST-AmCOF-55%膜展现出最高的质子电导率（24.0mS cm⁻¹），归因于ST-AmCOF纳米纤维网络中丰富的磺酸基团与质子化N原子所形成的、有利于质子跃迁的完善氢键网络。因此，ST-AmCOF-55%膜的面电阻最低（0.17Ωcm2），远低于Nafion 212（0.34Ωcm2）和原始SPBI（0.25Ωcm2）。ST-AmCOF-x因其ST-AmCOF纳米纤维网络所具有的强Donnan排斥效应而展现出极低的钒离子渗透率（小于3.9×10⁻⁹ cm² s⁻¹），仅为Nafion 212的11.1%。通过结合高质子电导率与低VO2+渗透率的综合效应，ST-AmCOF-55%实现了优异的离子选择性（6.1×10⁹ mS·s·cm⁻³），分别比原始SPBI和Nafion 212高出5.7倍和3.1倍。得益于COFs的纳米纤维形貌及由强韧SPBI实现的致密化处理，ST-AmCOF-55%具有13.6MPa的拉伸强度和12.2%的断裂伸长率，完全满足VRFB组装要求。
3.单电池性能
图4.采用ST-AmCOF-x、Nafion 212与SPBI组合的VRFBs性能