随着能源资源短缺和环境污染问题的日益加剧，开发新型清洁能源技术已经成为21世纪的重要议题。质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC），是一种将燃料的化学能经过化学反应直接转化为电能的能源装置，因具有转化效率高、绿色无污染等特点，被视为一种极具发展前景的清洁能源技术。质子交换膜（Proton exchange membrane,PEM）是PEMFC的核心部件之一，其性能高低直接决定了燃料电池的工作性能。目前商业化的PEM主要为全氟磺酸类聚合物膜，这类膜具有较高的质子传导能力和优异的结构稳定性，但是其燃料渗透严重，且在高温低湿条件下质子传导能力急剧下降，导致电池性能衰减。因此，亟需开发出新型高性能的PEM以促进燃料电池技术的进一步发展和商业化应用。　　本文结合有机和无机质子传导性材料的各自优势，基于杂化思想，通过向高分子聚合物膜基质中引入新型的无机质子导体材料（如功能化改性的锂离子筛或MXene等），制备有机无机杂化质子交换膜。通过向聚合物膜中引入新的质子传递位点，同时借助于在两相界面处位点的协同效应，强化杂化膜的质子传导能力，并探究杂化膜界面相互作用对聚合物链段运动性质和质子传递化学环境的影响，初步获得杂化膜质子传导过程强化的方法与理论，为拓展相关无机材料的应用研究提供新思路。具体研究内容和主要结论概述如下：　　（1）基于表面改性的锂离子筛制备杂化膜。酸处理的尖晶石结构锂离子筛（HMOs）内部具有可供质子传输的特定选择性通道。首先选取HMOs作为质子传导性无机材料，通过表面改性引入磺酸基团合成SHMOs，而后将其加入聚合物基质(CS)中制备杂化膜。利用SHMOs内部的H+传输通道和两相界面处酸-碱对载体位点形成的双连续质子传导路径，增强膜的质子传导能力。结果表明：在25℃和有水条件下，填充12％磺酸聚合物刷改性的HMOs杂化膜的质子传导率相比于CS提高了91%。　　（2）基于二维Ti3C2Tx材料制备杂化膜。MXene是一类新型二维过渡金属碳化物或碳氮化物，具有类似于石墨烯的纳米片层结构，表面含有丰富的终端功能基团（–OH，–F和–O–）。本研究选取Ti3C2Tx作为MXene的典型代表材料，将其填充到常规聚合物基质（包括Nafion，SPEEK和CS）中，通过流延法制备杂化膜。利用 Ti3C2Tx表面的羟基与高分子链段上的磺酸基或氨基形成丰富的氢键网络，在两相界面处构建出长程连续的质子传递通道，提高杂化膜的质子传导能力。结果显示，在有水和无水条件下，相比于三种类型的聚合物空白膜而言，相应的杂化膜的质子传导率均得到显著提升，同时，呈现出增强的氢氧燃料电池性能。　　（3）基于表面改性的Ti3C2Tx制备杂化膜。在上述研究的基础上，通过沉淀蒸馏共聚合的方法，在Ti3C2Tx表面接枝富含磺酸基团的聚合物刷，制备得到Ti3C2Tx-SO3H，而后将其填充到聚合物基质（包括SPEEK和CS）中制备杂化膜。Ti3C2Tx-SO3H能够向杂化膜内部引入高效质子跳跃位点，同时构建出长程连续的宽畅质子传递通道，显著提升膜的质子传导能力。结果显示：在120℃和无水条件下，相比于SPEEK空白膜而言，SPEEK/Ti3C2Tx-SO3H-10的质子传导率分别提升了81%。