2023年8月7日，本团队在《Journal of Membrane Science》（影响因子=9.5）上在线发表了题为“Enhanced OH⁻ conductivity and stability of polybenzimidazole membranes for electrocatalytic CO₂ reduction via grafting and crosslinking strategies”的研究成果。该成果由西南科技大学材料与化学学院、环境友好能源材料国家重点实验室、生物质材料教育部工程研究中心；四川大学化学工程学院；北方民族大学化学化工学院等单位合作完成。

为提升电催化二氧化碳还原膜电极反应器的性能，亟需开发具有优异氢氧根传导率和选择性、高耐碱稳定性的隔膜材料。本文面向电催化二氧化碳还原膜电极反应器的应用，利用接枝和交联策略成功设计并制备出了含有不同碳链长度交联剂的交联季铵化聚苯并咪唑（cQAPBI-nC）阴离子交换膜。在所制备的cQAPBI-nC膜中，cQAPBI-6C获得了明显的亲/疏水微相分离结构，从而使其具有最高的氢氧根传导率（79.40 mS cm^-1）和选择性（54.73%）。此外，cQAPBI-6C膜也展现较好的机械性能和碱稳定性。将cQAPBI-6C膜装入电催化二氧化碳还原膜电极反应器中，在−150 mA cm⁻²下, CO法拉第效率为95%、电压仅为−3.7 V。此外，使用cQAPBI-6C膜的电催化二氧化碳还原膜电极反应器也展现优异耐久性。这些结果验证了cQAPBI-6C膜在电催化二氧化碳还原中具有良好的应用前景。该工作为面向电催化二氧化碳还原应用开发聚苯并咪唑基阴离子交换膜提供了强有力的参考。

本研究工作得到了国家自然科学基金、四川省自然科学基金、中国博士后科学基金等项目的支持。

Enhanced OH⁻ conductivity and stability of polybenzimidazole membranes for electrocatalytic CO₂ reduction via grafting and crosslinking strategies (2023) https://doi.org/10.1016/j.memsci.2023.121985