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壳聚糖（CS）质子交换膜（PEM）具有低成本、环境友好性和良好的阻醇性能,但纯CS膜的低质子传导率限制了其在直接甲醇燃料电池（DMFC）中的应用。本文通过对低维碳纳米材料和金属有机框架材料进行改性,并将所制备的新颖质子交换膜材料引入CS基质中来扩展质子传输通道,提升膜的质子传导性能。本文采用一步水热法制备类三维材料锐钛矿二氧化钛锚定氧化石墨烯（TGO）,通过溶液浇铸法制备了TGO/CS复合膜。通过测试其吸水率、氧化稳定性、质子传导率、甲醇渗透性等,分析了TGO含量对膜性能的影响。当TGO添加量是3 wt%且温度为70℃时,复合膜的质子传导率为21.36 m S cm-1,高于纯CS膜的0.13 m S cm-1。通过分析复合膜微观结构与性能之间的关系,研究表明TGO的掺杂有效地扩展了膜内质子运输通道,提升了复合膜的质子传导率和阻醇性能。为进一步提升TGO/CS膜的质子传递性能,在膜内引入木质素磺酸钠（SLS）。通过扫描电子显微镜（SEM）分析得出SLS可以均匀地分布在膜内,对膜进行不同温度下质子传导率的测试得出CS/TGO/SLS复合膜的质子传导率均有所提高。理论分析表明SLS上的磺酸基团增加了复合膜的质子载体位点,构建了连续的质子运输通道,进一步提高了复合膜的质子传导率。上述研究表明,在膜内掺杂类三维材料可以构建更为高效的质子运输通道。本文进一步将一维SLS改性碳纳米管（SCNT）、二维氧化石墨烯（GO）和三维锆基金属有机框架（Ui O-66）利用自组装分别合成Ui O-66-SCNT和Ui O-66-SCNT@GO并作为CS质子交换膜的填料。实验结果表明:所有复合膜均具有增强的质子传导率,氧化稳定性和机械稳定性及低的溶胀度和甲醇渗透性。当Ui O-66-SCNT@GO掺杂量为7 wt%时,制备的CS/U-S@GO复合膜具有最佳的性能,在70℃时质子传导率为64 m S cm-1,室温下甲醇渗透率为1.86×10-7cm2 s-1。结果表明,SCNT和GO自组装Ui O-66掺杂CS聚合物作为PEM,为DMFC的实际应用提供了理论依据和数据支撑。