用作阴离子交换隔膜和离聚物的包括具有稳定阳离子侧基的那些的聚(芳基哌啶鎓)聚合物制造技术

提供具有侧位阳离子基团的聚(芳基哌啶鎓)聚合物，其具有引入到不含醚键的刚性芳香族聚合物主链的碱稳定的阳离子、哌啶鎓。与常规氢氧根交换隔膜或离聚物相比，在环境干燥状态下由这些聚合物形成的氢氧根交换隔膜或氢氧根交换离聚物表现出优异的化学稳定性、氢氧化物导电率、降低的吸水率、在选择的溶剂中的良好的溶解度，和改进的机械特性。氢氧根交换隔膜燃料电池包含具有在相对高温度下表现出提高的性能和耐久性的侧位阳离子基团的所述聚(芳基哌啶鎓)聚合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用作阴离子交换隔膜和离聚物的包括具有稳定阳离子侧基的那些的聚(芳基哌啶鎓)聚合物政府许可权本专利技术部分在政府支持下由美国能源部能源效率和可再生能源办公室授予的DE-0006964资助合同下进行。政府拥有本专利技术的某些权利。
提供能够形成阴离子交换隔膜(AEM)和离聚物(AEI)的阴离子交换聚合物，用于阴离子交换隔膜燃料电池(AEMFC)。更具体地，提供能够形成用于氢氧根交换隔膜燃料电池(HEMFC)的氢氧根交换隔膜(HEM)、氢氧根交换隔膜电解剂(HEMEL)和离聚物(HEI)的氢氧根交换聚合物。
技术介绍
质子交换隔膜燃料电池(PEMFC)被认为是清洁高效的电源。Steele等人,《自然(Nature)》2001,414,345。然而，催化剂的高成本和不能令人满意的耐久性是PEMFC大规模商业化的主要障碍。Borup等人,《化学评论(ChemRev)》2007,107,3904。通过将聚合物电解质从“酸性”条件转换为“碱性”条件，HEMFC能够对非贵金属催化剂起作用，并且预计催化剂更耐用。其它更便宜的燃料电池组件也是可能的，例如金属双极板。Varcoe等人,《燃料电池(FuelCells)》2005,5,187；Gu等人,《应用化学国际版(AngewChemIntEdit)》2009,48,6499；Gu等人,《化学通讯(ChemCommun)》2013,49,131。然而，目前可用的HEM和HEI在干燥条件下(尤其是在润湿-干燥循环后)表现出较低的碱/化学稳定性、低氢氧化物导电率、高吸水率和低机械完整性。现在用于HEM/HEI的最大挑战为在80℃或更高并且理想地95℃或更高(例如在亲核氢氧根离子存在下)所需操作温度下实现高化学稳定性。Varcoe等人,《能源环境科学(EnergEnvironSci)》2014,7,3135。最常见的阳离子官能团(例如苯甲基三甲基铵和烷基链铵)可在氢氧根离子亲核试剂存在下通过直接亲核取代和霍夫曼消除进行许多降解过程。此外，用于HEM/HEI应用的大多数基础聚合物(例如聚砜和聚苯醚)的聚合物主链不可避免地沿主链含有醚键，这使HEM/HEI在高pH条件下可能不稳定。Lee等人,《AcsMacroLett》2015,4,453；Lee等人,《AcsMacroLett》2015,4,814。强亲核氢氧根离子攻击这些弱键并且降解聚合物主链。因此，需要替代的阳离子基团、有机系链和聚合物主链来增强HEM/HEI的化学稳定性。关于目前HEM/HEI另一个问题是其氢氧化物导电率。与全氟磺酸相比，HEM在相似条件下具有固有地较低的离子导电率，因为OH-的迁移率低于H+的迁移率。Hibbs等人,《化学材料(ChemMater)》2008,20,2566。HEM/HEI需要较大离子交换容量(IEC)以实现更高的氢氧化物导电率。然而，高IEC通常导致隔膜具有高吸水率(即，高溶胀率)，降低隔膜的形态稳定性和机械强度，尤其是在重复的润湿-干燥循环之后。湿时此高度溶胀的状态是干燥时HEM柔性和脆性降低的主要原因。消除高氢氧化物导电率和低吸水率之间的平衡一直是设计高性能HEM/HEI的主要障碍。Pan等人,能源环境科学(EnergEnvironSci)》2013,6,2912。已尝试使用交联、物理增强、侧链聚合和嵌段共聚物构造来减少吸水率，同时维持可接受的氢氧化物导电率，但是这些技术带来挑战性的问题，例如机械柔性降低，碱稳定性降低，和/或成本增加。Gu等人,《化学通讯》2011,47,2856；Park等人,《电化学与固体学报(ElectrochemSolidSt)》2012,15,B27；Wang等人,《化学与可持续性、能源与材料(Chemsuschem)》2015,8,4229；Ran等人,《科技报告-英国(SciRep-Uk)》2014,4；Tanaka等人,《美国化学会志(JAmChemSoc)》2011,133,10646。此外，由于有限的可用合成方法，几乎所有侧链或嵌段共聚物HEM都基于柔性脂族聚合物链。结果，隔膜在高IEC和高温下仍不能提供形态稳定性(低溶胀率)。Wang等人,《化学与可持续性、能源与材料》2015,8,4229；Ran等人,《科技报告-英国》2014,4；Marino等人,《化学与可持续性、能源与材料》2015,8,513；Li等人,《大分子(Macromolecules)》2015,48,6523。使用HEM的另一个障碍是在环境干燥状态下获得机械柔性和强度。大多数HEM表现出低机械强度，并且在完全干燥状态下，尤其是在完全溶胀之后非常脆。难以获得和处置HEM商业用途所需的大尺寸薄隔膜。在没有良好的机械性能的情况下，离聚物不能在高温下(例如处于或高于80℃)在燃料电池电极中形成并保持适当的三相结构。Li等人,《美国化学会志》2013,135,10124。HEI的另一个非常需要的特征是聚合物可溶于较低沸点醇和水的混合物中，但不溶于纯醇或水，使得HEI可容易地并入电极催化剂层，而不被水或醇溶解掉。PEMFC最近被部署为在市售的汽车中的零排放电源，以证明长驱动范围和短加油时间，这是客户接受的两个优选的特征。但是，PEMFC使用铂电催化剂，与汽油发动机相比在成本上还没有竞争力。降低PEMFC成本的主要方法包括开发低铂负载、高功率密度隔膜电极组件(MEA)和无铂族金属(无PGM)阴极催化剂。低成本燃料电池的根本不同途径是从PEMFC转换为氢氧根交换隔膜燃料电池(HEMFC)，由于其碱性运行环境，可对无PGM的阳极和阴极催化剂起作用，并且因此可能在经济上可行。然而，为了替代PEMFC，HEMFC必须提供匹配PEMFC的性能的性能，所述性能继而需要高活性的阳极和阴极催化剂以及高度化学稳定、离子导电和机械鲁棒的氢氧根交换隔膜(HEM)/氢氧根交换离聚物(HEI)以建立有效的三相边界，并且因此大大提高催化剂粒子的利用率并降低内阻。HEM/HEI通常由系栓在聚合物主链上的有机阳离子构成，其中OH-为平衡阴离子。化学稳定的HEM/HEI需要稳定的有机阳离子和稳定的聚合物主链。已经通过使用芳环的氯甲基化或在聚合物的苯甲基甲基上溴化，引入季铵、咪唑鎓、胍鎓、鏻、锍、钌和二茂钴，获得这些氢氧化物导电有机阳离子。最近已经研究各种聚合物主链结构-聚(烯烃)、聚(苯乙烯)、聚苯醚、聚(苯撑)、聚(亚芳基醚)。到目前为止，大多数基于传统阳离子基团的HEM/HEI(如苯甲基三甲基铵)和芳香族聚合物主链(如聚砜)具有较低的碱/化学稳定性、低氢氧化物导电率、高吸水率和干燥时差的机械特性。
技术实现思路
聚合物包含聚合混合物的反应产物，所述聚合混合物包含以下：(i)具有下式的哌啶酮单体或其盐或水合物：具有下式的氮螺盐单体：(ii)具有下式的芳香族单体：(iii)任选地，具有下式的三氟甲基酮单体：其中：R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R13、R14、R15、R本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物，其包含聚合混合物的反应产物，所述聚合混合物包含以下/n(i)具有下式的哌啶酮单体或其盐或水合物：/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170928 US 62/565,076;20171005 US 62/568,7551.一种聚合物，其包含聚合混合物的反应产物，所述聚合混合物包含以下
(i)具有下式的哌啶酮单体或其盐或水合物：

或
具有下式的氮螺盐单体：



(ii)具有下式的芳香族单体：

和
(iii)任选地，具有下式的三氟甲基酮单体：



其中：
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R13、R14、R15、R16和R17各自独立地为氢、卤代基、烷基、烯基、炔基或芳基，并且所述烷基、烯基、炔基或芳基任选被卤代基取代，并且其中R3和R6任选地键联以形成任选被卤代基或烷基取代的五元环；
每个R12独立地为烷基、烯基、炔基或



并且所述烷基、烯基或炔基任选被氟取代；
m为1、2、3、4、5、6、7或8；
n为0、1、2或3；并且
X-为阴离子。


2.一种聚合物，其包含烷化剂与根据权利要求1所述的聚合物的反应产物，根据权利要求1所述的聚合物包含所述聚合混合物的所述反应产物，所述聚合混合物包含所述哌啶酮单体。


3.一种聚合物，其包含碱与根据权利要求2所述的聚合物的反应产物或碱与根据权利要求1所述的聚合物的反应产物，根据权利要求1所述的聚合物包含所述聚合混合物的所述反应产物，所述聚合混合物包含所述氮螺盐单体。


4.一种哌啶鎓聚合物，其包含第二聚合混合物的第二反应产物，所述第二聚合混合物包含哌啶官能化的聚合物和季铵或鏻化合物或含氮杂环，
所述季铵或鏻化合物具有下式：



所述含氮杂环包含任选地被取代的吡咯、吡咯啉、吡唑、吡唑啉、咪唑、咪唑啉、三唑、吡啶、三嗪、吡嗪、哒嗪、嘧啶、吖庚因、喹啉、哌啶、吡咯烷、吡唑烷、咪唑烷、氮杂环庚烷、异噁唑、异噁唑啉、噁唑、噁唑啉、噁二唑、噁三唑、二噁唑、噁嗪、噁二嗪、异噁唑烷、吗啉、噻唑、异噻唑、噁噻唑、噁噻嗪、或己内酰胺，其中每个取代基独立地为烷基、烯基、炔基、芳基或芳烷基；
所述哌啶官能化的聚合物包含根据权利要求1所述的聚合物，根据权利要求1所述的聚合物包含式(1)的所述哌啶酮单体或其盐或水合物、式(3)的所述芳香族单体和任选地，式(4)的所述三氟甲基酮单体，
其中：
R18和R24各自独立地为亚烷基；
R19、R20、R21、R22和R23各自独立地为烷基、烯基、芳基或炔基；
q为0、1、2、3、4、5或6；
X-为阴离子；并且
Z为N或P。


5.一种阴离子交换聚合物，其包含碱和根据权利要求4所述的哌啶鎓聚合物的反应产物。


6.根据权利要求4或5所述的聚合物，其中根据权利要求1所述的聚合混合物另外包含具有所述式(2)的所述氮螺盐单体。


7.根据权利要求6所述的聚合物，其中所述氮螺盐单体包含卤化3-氧-6-氮螺[5.5]十一烷。


8.根据权利要求1到7中任一项所述的聚合物，其中R1为烷基；并且R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R13、R14、R15、R16和R17各自独立地为氢，或任选被氟取代的烷基，并且R12为任选被氟取代的烷基或





9.根据权利要求1到7中任一项所述的聚合物，其中R1为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基；并且R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R13、R14、R15、R16和R17各自独立地为氢、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基，或任选被氟取代的甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基，并且R12为任选被氟取代的甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基或





10.根据权利要求1到7中任一项所述的聚合物，其中所述哌啶酮单体或其盐或水合物包含N-甲基-4-哌啶酮或4-哌啶酮。


11.根据权利要求1到7中任一项所述的聚合物，其中所述哌啶酮单体的盐包含盐酸盐、氢氟酸盐、氢溴酸盐、氢碘酸盐、三氟乙酸盐、乙酸盐、三氟甲磺酸盐、甲磺酸盐、硫酸盐、硝酸盐、四氟硼酸盐、六氟磷酸盐、甲酸盐、苯磺酸盐、甲苯甲酸盐、过氯酸盐或苯甲酸盐，或所述盐的任何水合物，或其任何组合。


12.根据权利要求1到7中任一项所述的聚合物，其中所述哌啶酮单体的盐包含4-哌啶酮氢氟酸盐、4-哌啶酮盐酸盐、4-哌啶酮氢溴酸盐、4-哌啶酮氢碘酸盐、4-哌啶酮三氟乙酸盐、4-哌啶酮四氟硼酸盐、4-哌啶酮六氟磷酸盐、4-哌啶酮乙酸盐、4-哌啶酮三氟甲磺酸盐、4-哌啶酮甲磺酸盐、4-哌啶酮甲酸盐、4-哌啶酮苯磺酸盐、4-哌啶酮甲苯甲酸盐、4-哌啶酮硫酸盐、4-哌啶酮硝酸盐、4-哌啶酮过氯酸盐、4-哌啶酮苯甲酸盐、N-甲基-4-哌啶酮氢氟酸盐、N-甲基-4-哌啶酮盐酸盐、N-甲基-4-哌啶酮氢溴酸盐、N-甲基-4-哌啶酮氢碘酸盐、N-甲基-4-哌啶酮三氟乙酸盐、N-甲基-4-哌啶酮四氟硼酸盐、N-甲基-4-哌啶酮六氟磷酸盐、N-甲基-4-哌啶酮乙酸盐、N-甲基-4-哌啶酮三氟甲磺酸盐、N-甲基-4-哌啶酮甲磺酸盐、N-甲基-4-哌啶酮甲酸盐、N-甲基-4-哌啶酮苯磺酸盐、N-甲基-4-哌啶酮甲苯甲酸盐、N-甲基-4-哌啶酮硫酸盐、N-甲基-4-哌啶酮硝酸盐、N-甲基-4-哌啶酮过氯酸盐、N-甲基-4-哌啶酮苯甲酸盐或所述盐的任何水合物，或其任何组合。


13.根据权利要求1到12中任一项所述的聚合物，其中所述芳香族单体包含联苯、对三联苯、间三联苯、对四联苯、9,9-二甲基-9H-芴或苯。


14.根据权利要求3到13中任一项所述的聚合物，其中所述碱包含含有氢氧根、含有碳酸氢根或含有碳酸根的碱。


15.根据权利要求14所述的聚合物，其中所述含有氢氧根的碱包含氢氧化钠或氢氧化钾；所述含有碳酸氢根的碱包含碳酸氢钠或碳酸氢钾；或所述含有碳酸根的碱包含碳酸钠或碳酸钾。


16.根据权利要求6、7、14和15中任一项所述的聚合物，其中所述哌啶酮单体或其盐或水合物包含N-甲基-4-哌啶酮或4-哌啶酮；所述氮螺盐单体包含卤化3-氧-6-氮螺[5.5]十一烷；所述三氟甲基酮单体包含2,2,2-三氟苯乙酮或1,1,1-三氟丙酮；并且所述芳香族单体包含联苯、对三联苯、间三联苯、对四联苯、9,9-二甲基-9H-芴或苯。


17.根据权利要求1到3、6、7、14和15中任一项所述的聚合物，其中以下至少一项：
在式(1)的所述哌啶酮单体中，R1为氢、卤代基或芳基，并且所述芳基任选地被卤代基取代；或
在式(2)的所述氮螺盐单体中，m为1、2、4、5、6、7或8；或
在式(3)的所述芳香族单体中，R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11中的至少一个为卤代基或芳基，并且所述芳基任选地被卤代基取代；或
在式(3)的所述芳香族单体中，R3和R6键联以形成任选被卤代基或烷基取代的五元环；或
在式(4)的所述三氟甲基酮单体中，R12为烷基、烯基或炔基，并且所述烷基、烯基或炔基任选地被氟取代；或
在式(4)的所述三氟甲基酮单体中，R12为



并且R13、R14、R15、R16和R17中的至少一个为卤代基或芳基，并且所述芳基任选地被氟取代。


18.根据权利要求1到3、6、7、14和15中任一项所述的聚合物，其中在式(1)的所述哌啶酮单体中，R1为氢、卤代基或芳基，并且所述芳基任选地被氟取代。


19.根据权利要求1到3、6、7、14和15中任一项所述的聚合物，其中在式(2)的所述氮螺盐单体中，m为1、2、4、5、6、7或8。


20.根据权利要求1到3、6、7、14和15中任一项所述的聚合物，其中在式(3)的所述芳香族单体中，R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10和R11中的至少一个为卤代基或芳基，并且所述芳基任选地被卤代基取代。


21.根据权利要求1到3、6、7、14和15中任一项所述的聚合物，其中在式(3)的所述芳香族单体中，R3和R6键联以形成任选被卤代基或烷基取代的五元环。


22.根据权利要求1到3、6、7、14和15中任一项所述的聚合物，其中在式(4)的所述三氟甲基酮单体中，R12为烷基、烯基或炔基，并且所述烷基、烯基或炔基任选地被氟取代；或
在式(4)的所述三氟甲基酮单体中，R12为



并且R13、R14、R15、R16和R17中的至少一个为卤代基或芳基，并且所述芳基任选地被氟取代。


23.根据权利要求4到21中任一项所述的聚合物，其中所述式(5)的所述季铵或鏻化合物具有各自独立地为C1-C22亚烷基的R18和R24；R19、R20、R21、R22和R23各自独立地为C1-C6烷基；m为0、1、2、3、4、5，或6；并且Z为N或P。


24.根据权利要求4到21中任一项所述的聚合物，其中所述式(5)的所述季铵或鏻化合物具有各自独立地为C1-C6亚烷基的R18和R24；R19、R20、R21、R22和R23各自独立地为C1-C6烷基；m为0、1、2或3；并且Z为N或P。


25.根据权利要求4到21中任一项所述的聚合物，其中所述式(5)的所述季铵或鏻化合物具有各自独立地为C8-C22亚烷基的R18和R24；R19、R20、R21、R22和R23各自独立地为C1-C6烷基；m为0、1、2或3；并且Z为N或P。


26.根据权利要求24所述的聚合物，其中所述式(5)的所述季铵或鏻化合物具有各自为C2-C6亚烷基的R18和R24；R19、R20、R21、R22和R23各自独立地为甲基；m为1；并且Z为N。


27.根据权利要求26所述的聚合物，其中所述式(5)的所述季铵或鏻化合物具有各自为正亚己基的R18和R24；R19、R20、R21、R22和R23各自独立地为甲基；m为1；并且Z为N。


28.根据权利要求4到27中任一项所述的聚合物，其中所述含氮杂环包含完全被取代的吡咯、吡咯啉、吡唑、吡唑啉、咪唑、咪唑啉、三唑、吡啶、三嗪、吡嗪、哒嗪、嘧啶、吖庚因或喹啉，其中每个取代基独立地为烷基或芳基。


29.根据权利要求4到28中任一项所述的聚合物，其中所述含氮杂环包含具有下式的咪唑：



其中：
R25、R26、R27和R28各自独立地为任选被取代的烷基、烯基、炔基或芳基。


30.根据权利要求29所述的聚合物，其中R28为2,4,6-烷基苯基，并且R25、R26和R27各自独立地为C1-C6烷基。


31.根据权利要求29所述的聚合物，其中所述咪唑为1-丁基-2-均三甲苯基-4,5-二甲基-1H-咪唑，其具有下式：





32.根据权利要求4到31中任一项所述的聚合物，其中所述哌啶鎓聚合物包含所述聚合混合物的所述反应产物，所述聚合混合物另外包含所述2,2,2-三氟甲基酮单体。


33.根据权利要求32所述的聚合物，其中所述三氟甲基酮单体包含2,2,2-三氟苯乙酮或1,1,1-三氟丙酮。


34.根据权利要求1到33中任一项所述的聚合物，其中X-包含卤代基、BF4-、PF6-、CO32-或HCO3-。


35.一种阴离子交换聚合物，其包含式1A或2A、3A，和任选地4A的结构单元，
其中式1A、2A、3A和4A的所述结构单元具有以下结构：






其中：
R10、R20、R30、R40、R50、R60、R70、R80、R90、R110、R120、R130、R140和R150各自独立地为氢、卤代基、烷基、烯基、炔基或芳基，并且所述烷基、烯基、炔基或芳基任选被卤代基取代，并且其中R30和R60任选地键联以形成任选被卤代基或烷基取代的五元环；
每个R100独立地为烷基、烯基、炔基或



并且所述烷基、烯基或炔基任选被氟取代；
m为1、2、3、4、5、6、7或8；
n为0、1、2或3；并且
X-为阴离子。


36.根据权利要求35所述的阴离子交换聚合物，其中在所述聚合物中式1A或2A和式4A的所述结构单元的所述摩尔分数的总和约等于在所述聚合物中式3A的所述结构单元的摩尔分数，并且在所述聚合物中式1A或2A的所述结构单元的所述摩尔分数与在所述聚合物中式3A的所述结构单元的摩尔分数的比率为约0.01到1。


37.根据权利要求35所述的阴离子交换聚合物，其中在所述聚合物中式1A或2A和式4A的所述结构单元的所述摩尔分数的总和与式3A的所述摩尔分数的摩尔比为约0.95:1到约1.4:1，并且式1A或2A的所述结构单元的所述摩尔分数与式3A的所述结构单元的所述摩尔分数的比率为约0.01到1。


38.根据权利要求37所述的阴离子交换聚合物，其中在所述聚合物中式1A或2A和式4A的所述结构单元的所述摩尔分数的总和与式3A的所述摩尔分数的摩尔比为约1:1到约1.2:1。


39.根据权利要求35到38中任一项所述的聚合物，其中以下至少一项：
在式(1A)的所述哌啶酮单体中，R10为氢、卤代基或芳基，并且所述芳基任选地被卤代基取代；或
在式(2A)的所述氮螺盐单体中，m为1、2、4、5、6、7或8；或
在式(3A)的所述芳香族单体中，R20、R30、R40、R50、R60、R70、R80和R90中的至少一个为卤代基或芳基，并且所述芳基任选地被卤代基取代；
或
在式(3A)的所述芳香族单体中，R30和R60键联以形成任选被卤代基或烷基取代的五元环；或
在式(4A)的所述三氟甲基酮单体中，R100为烷基、烯基、或炔基，并且所述烷基、烯基或炔基任选地被氟取代；或
在式(4A)的所述三氟甲基酮单体中，R100为



并且R110、R120、R130、R140和R150中的至少一个为卤代基或芳基，并且所述芳基任选地被氟取代。


40.根据权利要求35到38中任一项所述的聚合物，其中在式(1A)的所述哌啶酮单体中，R10为氢、卤代基或芳基，并且所述芳基任选地被卤代基取代。


41.根据权利要求35到38中任一项所述的聚合物，其中在式(2A)的所述氮螺盐单体中，m为1、2、4、5、6、7或8。


42.根据权利要求35到38中任一项所述的聚合物，其中在式(3A)的所述芳香族单体中，R20、R30、R40、R50、R60、R70、R80和R90中的至少一个为卤代基或芳基，并且所述芳基任选地被卤代基取代。


43.根据权利要求35到38中任一项所述的聚合物，其中在式(3A)的所述芳香族单体中，R30和R60键联以形成任选被卤代基或烷基取代的五元环。


44.根据权利要求35到38中任一项所述的聚合物，其中在式(4A)的所述三氟甲基酮单体中，R100为烷基、烯基或炔基，并且所述烷基、烯基或炔基任选地被氟取代。


45.根据权利要求35到38中任一项所述的聚合物，其中在式(4A)的所述三氟甲基酮单体中，R100为



并且R110、R120、R130、R140和R150中的至少一个为卤代基或芳基，并且所述芳基任选地被氟取代。


46.一种阴离子交换聚合物，其包含式6A、3A和任选地4A的结构单元，其中式6A、3A和4A的所述结构单元具有以下结构：



其中：
R11各自独立地为季铵或鏻基团或含氮杂环基，所述季铵或鏻基团具有下式：



并且所述含氮杂环基为任选地被取代的吡咯、吡咯啉、吡唑、吡唑啉、咪唑、咪唑啉、三唑、吡啶、三嗪、吡嗪、哒嗪、嘧啶、吖庚因、喹啉、哌啶、吡咯烷、吡唑烷、咪唑烷、氮杂环庚烷、异噁唑、异噁唑啉、噁唑、噁唑啉、噁...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·严，K·胡，J·王，L·王，B·许，Y·赵，
申请(专利权)人：特拉华大学，
类型：发明
国别省市：美国;US