质子交换膜燃料电池由于其超低排放、超高功率，绿色高效等优势受到广泛关注。其核心质子交换膜如Nafion具有较高的质子导电率、优异的稳定性及耐用性等优势，然而其价格昂贵，结晶性差，无法很好地探究结构与性能之间的关系，从而影响了对质子导电机制的研究。而单晶质子导电材料，可以提供清晰可见的质子传输途径，更好地解释质子传输机制，有利于探究结构与性能之间的关系。
近年来，化学与分子科学学院李亚敏教授专注于晶态质子导电材料及质子交换膜领域。在前期多酸基晶态质子导电材料的研究基础上（Inorg. Chem.2023, 62, 17093；Inorg. Chem.2022, 61, 8629；Inorg. Chem.2021, 60, 1264），利用“酸碱”策略，把不同链长的胍阳离子引入多酸，构筑一系列胍-多酸化合物，制备具有超高质子导电性能的各向异性单晶质子导电材料，并将其与Nafion复合成膜。该研究提供了“可视化”的质子传输路径分析，在分子水平上揭示了质子跳跃和运载混合的传输机制，为未来设计和发展新型质子传导材料及复合质子交换膜提供了新的思路。该研究成果以Design and Analysis of POM-Guanidine Compounds: Achieving Ultra-High Single-Crystal Proton Conduction为题，在Adv. Funct. Mater.上发表。河南大学为独立完成单位，硕士研究生王孟孟为第一作者，李备蓓副教授、柏䶮教授、李亚敏教授为通讯作者。上述工作得到国家自然科学基金、结构化学国家重点实验室开放课题、河南省自然科学基金等项目的支持。
化合物GH-PMo12的质子传输路径图
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202311912
此外，李亚敏教授团队将胍与有机羧酸可控组装四例氢键有机骨架，通过研究其单晶到单晶转变(SCSC)的行为及发生转变的原因，并进一步探索常温和高湿度下各向异性单晶质子的导电情况，为质子传输提出了清晰的路径。在此基础上，制备出四例化合物与Nafion的复合膜，与Nafion相比，该复合膜的质子传导性能显著增强，这些发现为新型质子交换膜的开发提供了有价值的参考。该工作以Controllable Synthesis and Ultrahigh Anisotropic Single-Crystal Proton Conduction of a Hydrogen-Bonded Organic Framework为题发表在Chem. Mater.上。河南大学为独立完成单位，已毕业硕士研究生吴雯雯为第一作者，伦会洁副教授、党东宾教授、李亚敏教授为通讯作者。上述工作得到国家自然科学基金、结构化学国家重点实验室开放课题、河南省自然科学基金等项目的支持。
氢键有机骨架GC-2的质子传输路径图
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.3c01669
李亚敏，化学与分子科学学院教授，博士生导师。河南省高等学校青年骨干教师，开封市优秀教师，开封市青年科技奖获得者。近年来从事晶态质子交换材料及质子交换膜的研究。主持、参与完成国家自然科学基金、省厅级等项目多项，在Adv. Funct. Mater.，Chem. Mater.，Inorg. Chem.，及Chem. Commun.等杂志发表论文50余篇；通过河南省科技厅鉴定成果2项，授权国家发明专利5项。曾获得河南大学师德先进个人，河南大学优秀实习指导教师，河南大学教学优秀奖、科研优秀奖等多项奖励。
