纳米纤维素/聚吡咯气凝胶的制备及吸附性能综合实验设计

以麦秆基纳米纤维素纤丝(LCNFs)为载体,聚乙烯醇(PVA)为增强剂,通过吡咯原位氧化聚合制备了LCNFs/PVA-PPy(LPP)复合气凝胶,研究了LPP对Cr(Ⅵ)的吸附性能。结果表明,LPP为黑色多孔三维网络结构,吸附Cr(Ⅵ)的最适pH为2,吸附动力学为准二级动力学,吸附等温方程为Freundlich模型。本研究可为生物质资源化利用及Cr(Ⅵ)污染治理提供技术依据,也适合用于化学、材料及环境等相关专业的本科生综合实验教学。

聚吡咯包覆的硒化铁复合材料电极的制备及其电化学性能

以普鲁士蓝(PB)作为前驱体,通过固相烧结法在氮气环境中制备FeSe_(2)材料,结合聚吡咯(PPy)优良的导电性能,利用原位氧化聚合法包覆聚吡咯,设计出了FeSe_(2)@PPy复合材料。在三电极体系中,以2 mol/L KOH溶液为电解液、FeSe_(2)@PPy复合材料为工作电极、Hg/HgO电极为参比电极,FeSe_(2)@PPy复合材料表现出了优良的电化学性能:在0.5 A·g^(-1)电流密度下的比电容高达1177 F·g^(-1)。同时也测量了FeSe_(2)@PPy复合材料电极的循环性能:在0.5 A·g^(-1)电流密度下,经过3000次充放电测试后比电容保持率为90.5%。电化学测试结果表明该复合材料在超级电容器应用方面具有一定的优势。

自支撑Ti_(3)C_(2)T_(x)/聚吡咯水凝胶的制备及电化学性能

电极材料是决定超级电容器性能的关键。具有高导电性和电化学活性的二维碳化钛Ti_(3)C_(2)T_(x)(T_(x)为表面端基,如-F和-OH)和导电聚合物聚吡咯(PPy)作为超级电容器电极材料受到广泛关注。利用Ti_(3)C_(2)T_(x)的强酸性质子化吡咯引发聚合,经水热反应制备自支撑Ti_(3)C_(2)T_(x)-PPy水凝胶。通过XRD、SEM以及傅里叶变换红外光谱等方法,对材料进行物相结构和微观形貌分析,并进行电化学性能测试。PPy附着在Ti_(3)C_(2)T_(x)片层上形成的三维交联网络结构,可大幅提高材料的有效接触面积,促进离子传输,并提供大量的赝电容。所制备的Ti_(3)C_(2)T_(x)-PPy_(120)水凝胶以1 A/g电流在-0.4~0.3 V循环,比电容为260.0 F/g;20 A/g下的比电容为216.3 F/g,电容保持率高达83.19%。

蒽醌-2，6-二磺酸钠掺杂聚吡咯修饰阴极对沉积型微生物燃料电池产电性能的影响

采用化学原位聚合法制备了蒽醌-2,6-二磺酸钠(anthraquinone-2,6-disulfonic acid disodium salt,AQDS)掺杂的聚吡咯(polypyrrole,PPy)修饰阴极.电化学交流阻抗谱(EIS)和塔菲尔(Tafel)测试发现,与空白阴极和PPy修饰阴极相比,PPy-AQDS修饰阴极的内阻更低,电极反应速率更高.在校园浅水湖中以空白阴极,PPy修饰阴极和PPy-AQDS修饰阴极运行沉积型微生物燃料电池(sediment microbial fuel cell,SMFC)30 d.实验结果表明,PPy-AQDS修饰阴极可以提高SMFC体系的产电能力并提高沉积物中有机质的去除效率.与空白阴极SMFC体系相比,PPy-AQDS修饰阴极SMFC体系的最大功率密度增大了3.7倍,阳极表面沉积物中烧失量(loss on ignition,LOI)和易氧化有机质(readily oxidizable organic matter,ROOM)去除率分别由5.5%和5.5%增大到14.4%和31.9%.

盐酸掺杂聚吡咯的电化学电容性能

在低温(0℃)下化学氧化合成了盐酸掺杂聚吡咯(PPY),观察了聚合物的结构和形貌;用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗法研究了聚合物的电化学电容性能。合成的PPY呈颗粒状,粒径约为0.2～0.3μm。当电流密度为8 mA/cm2时,PPY在1 mol/L Na2SO4溶液中的单电极比电容达350.2 F/g;当电流密度为10 mA/cm2时,第100次循环时的比电容为初始值的90.6%。

聚吡咯/脲醛树脂多孔碳的超级电容性能

以脲醛树脂（UF）为前驱体,经高温碳化和氢氧化钾溶液活化处理,制备脲醛树脂多孔碳（UFC）,采用原位化学聚合法制备聚吡咯（PPy）/UFC复合材料。通过SEM、XRD和红外光谱等分析复合材料的形貌和结构特征;采用循环伏安、电化学阻抗和恒流充放电测试复合材料的电化学性能。PPy/UFC复合材料比单独的PPy和UFC具有更高的比表面积和更好的电化学性能,以4 A/g在-1.0-0 V循环,比电容为545 F/g,循环2 000次的电容保持率为91%。

锂离子电池正极材料聚吡咯的性能

利用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等电化学方法对化学氧化合成的聚吡咯作为锂离子电池正极材料的电化学性能进行了研究,并利用红外光谱对聚合物循环前后的结构进行观察。结果表明,聚吡咯的首次放电比容量达97.9 mAh/g,25次循环后降为76.5 mAh/g;聚吡咯具有较好的电化学可逆性和活性;聚吡咯正极在15次循环后,结构保持不变。

硅基微结构上的聚吡咯功能薄膜均匀性研究

针对聚吡咯(PPy)功能薄膜在三维微结构上很难均匀电沉积,易出现MEMS超级电容器阴阳极黏连、接触等失效现象,通过控制吡咯(Py)单体与苯磺酸钠(BSNa)溶液的配比与循环伏安扫描速度,探索PPy功能薄膜在三维微结构上的均匀沉积方法。研究表明:当Py与BSNa摩尔比为1∶2,氧化石墨烯(GO)质量分数为0.4%时,以20 mV/s的扫描速度扫描56圈,制备出均匀致密的PPy功能薄膜。SEM测试表明:PPy功能薄膜具有良好的均匀性;恒流充放电测试表明:MEMS超级电容器具有良好的快速充放电特点。因此,本研究使三维硅基微结构上的功能薄膜均匀性得到明显改善,缓解了器件的阴阳极接触失效问题。

锂电池聚吡咯复合正极材料的研究

采用化学氧化法制备了聚吡咯/V2O5干凝胶(PPy/VXG)导电复合材料。用制备的复合材料作正极,组装了扣式锂二次电池。运用SEMI、CI、CP、XRD及循环伏安法对电极材料和电池性能进行表征和测试。结果表明:PPy/VXG复合正极材料是通过阴离子的掺杂/脱掺杂及锂离子的嵌脱反应来实现充放电的;循环伏安曲线的氧化-还原峰较对称和稳定,且具有较大的峰电流,表明PPy/VXG具有较好的电化学可逆性和较高的电极活性;PPy/VXG的放电比容量随充放电电流的增大而降低,当充放电电流从0.1 mA提高到0.4 mA时,材料的平均放电比容量下降约7.5%。

聚吡咯-氧化亚铜复合物可见光催化降解甲基橙的研究

在超声条件下以葡萄糖和硫酸铜为原料制备氧化亚铜，并以三氯化铁为氧化剂，使吡咯在氧化亚铜表面进行原位聚合法制备聚吡咯-氧化亚铜复合物。在可见光照射下，以制备的复合物为催化剂降解甲基橙水溶液，研究了复合物用量、甲基橙初始浓度、光照时间及溶液pH值等因素对降解率的影响。研究结果表明，当复合物用量为0.10 g、甲基橙初始浓度为20 mg/L、光照时间为2 h、溶液pH值为9~10时，甲基橙的降解率达到95.23%。复合材料的IR图谱在3433.36、3319.55、3003～3077及1655.15 cm-1出现了吡咯的特征吸收，与文献报道结果一致。

聚吡咯/钴硫化物用于电化学电容储能

聚吡咯(PPy)导电性能好;钴硫化物的理论比电容高,但导电性较差。将PPy与钴硫化物复合,可得到性能较好的电化学储能材料。设计并合成在管状PPy(PPy-NTs)表面原位生长Co_(3)S_(4)的复合电极材料PPy/Co_(3)S_(4),研究反应温度和时间对电化学电容的影响。在160℃下反应6 h得到的PPy/Co_(3)S_(4),在0.5 mol/L H_(2)SO_(4)溶液中以100 mV/s的速率扫描[0.69~0.84 V(vs.SCE)],具有较为理想的比电容(19.96 F/g),表明PPy/Co_(3)S_(4)在电化学储能方面具有应用前景。

利用可再生模板制备聚吡咯纳/微米管

以小分子2-蒽-9-基亚甲基-丙二腈(AYM)自组装的纳/微米线为模板,气液相聚合制备出聚吡咯(PPy)与AYM复合材料(PPy/AYM),经CH2Cl2溶剂脱除AYM后制得管状PPy.红外分析(IR-ATR)显示复合材料主要表现出PPy的特征峰.扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)显示当吡咯(Py)单体与AYM两者之间用量摩尔比维持合理水平时,可以获得长度几十甚至上百个微米,直径1μm左右甚至更小的管状PPy.热失重(TGA)显示所得PPy纳/微米管与本体PPy具有相似的热失重行为,但电导率低一个数量级.脱除AYM的CH2Cl2溶液在减压蒸馏后仍旧可以得到AYM,回收率为93%,可重复使用.

聚吡咯/海藻酸锰小球的性能研究

将海藻酸钠水溶液滴加到MnCl2水溶液中凝固成海藻酸锰小球。海藻酸锰小球吸附吡咯单体，在酸性KMnO4溶液中使吡咯单体氧化聚合成聚吡咯（PPy），得到聚吡咯/海藻酸锰复合小球（MPM）。用红外光谱仪、扫描电子显微镜和电化学工作站表征了复合小球的结构、形貌和电化学性能。结果表明：直径为200~500 nm的PPy微球聚集在海藻酸锰小球的表面。随着海藻酸钠在MnCl2水溶液的凝固时间增加，MPM的PPy含量偏低，复合小球的电容值减小。这种具有导电和生物相容性的MPM将在新型电极材料领域得到应用。

聚吡咯膜电极电控离子交换技术除氯应用研究

研究了利用电控离子交换技术对工业废水中的Cl-进行去除。考察了Cl-含量、电极电流密度以及共存阴离子等对聚吡咯(PPy)纳米复合电活性离子交换膜电极的除氯性能的影响。结果表明,初始Cl-含量对其脱除速率影响较小;电流密度在0.99 m A/cm^2时PPy膜对Cl-脱除效果为好;膜电极连续20次脱氯、再生循环证明Cl-置入量较为稳定,基本保持在90%以上,脱附效率在75%以上。在体积流量4 m L/min、电流密度0.99 m A/cm2时动态脱除Cl-时,Cl-置入膜内较为完全,且PPy电极材料可以多次重复使用具有较好的稳定性。

聚吡咯包覆的NiCo_(2)O_(4)复合材料的制备及电化学性能

过渡金属氧化物是新型的超级电容器电极材料,合理构建电极材料结构一直是储能领域的研究热点。采用典型的水热法制备了一种花状NiCo_(2)O_(4),通过氧化聚合法合成了聚吡咯(PPy)包覆的NiCo_(2)O_(4)(NiCo_(2)O_(4)@PPy)复合材料,有效地解决了过渡金属氧化物的比表面积低、导电率差、活性物质易团聚等问题。并对NiCo_(2)O_(4)@PPy纳米复合材料结构和形貌进行表征,将其用作超级电容器的电极材料。在三电极体系下测试电化学性能。结果表明电流密度1 A/g时的比电容达到1826.5F/g,在5 A/g电流密度下5000次充放电循环后比电容保持率为98.35%,具有良好的循环稳定性。结果表明,NiCo_(2)O_(4)@PPy复合材料是很有前途的超级电容器电极材料。

聚吡咯/纤维素基复合材料的应用研究进展

聚吡咯/纤维素基复合材料充分发挥利用纤维素和聚吡咯的各自优点,通过性能叠加,使其在多个领域都有广泛应用。通过综述聚吡咯/纤维素基复合材料在导电、抗菌、吸附、电磁屏蔽等方面的最新研究进展,了解聚吡咯/纤维素基复合材料的复合方法和应用研究程度,并探讨了复合材料在导电性能、抗菌性、吸附性能等方面可能的作用机理。最后对聚吡咯/纤维素基复合材料的发展进行了展望。

聚吡咯包覆的普鲁士蓝电极材料制备及其电化学性能

超级电容器作为一种新型的储能器件,其性能一直由电极材料所决定。采用简单的水热法制备了普鲁士蓝(PB)方块纳米材料,并通过原位氧化聚合法成功包覆聚吡咯(PPy),得到PB@PPy纳米复合材料。在1 mol/L的KOH电解液中对其进行电化学测试,表现出优秀的电化学性能:当电流密度为0.5 A·g^(-1)时,PB@PPy纳米复合材料的比电容为706 F·g^(-1),在5 A·g^(-1)^(-1)的电流密度下经过3000次的充放电循环测试后,比电容保持率为70.48%。所合成的PB@PPy纳米复合材料在超级电容器中有较大的应用潜力。

基于阵列芯片衬底上聚吡咯的药物电控释放

以吡咯(Py)单体为前驱液,腺苷三磷酸(ATP)为掺杂剂,通过恒电流法在阵列芯片衬底上制备聚吡咯-腺苷三磷酸(PPy-ATP)膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对PPy-ATP膜进行了形貌表征、元素分析和结构分析,结果表明ATP成功掺杂到PPy膜中。利用PPy的掺杂-去掺杂特性,在室温条件下研究了直流和交流电位对ATP的控制释放,结果表明释放5 h,直流电位的幅值越大,ATP的释放速率越快,累积释放率越大。对于交流电位,±0.8 V和±0.5 V作用下总的累积释放率相近,前者的累积释放率较后者快,±0.3 V条件下的累积释放率和释放速率都低于±0.5 V下的释放结果。总体来说直流和交流电位作用下的累积释放率明显大于自释放的结果。

基于吡咯聚合物的导电棉织物

纺织品因具有强度高、轻便、柔软、多孔、悬垂、舒适、价格经济及耐用等诸多优良特性而被用作导电材料,并用于许多特定产品的应用开发。将导电聚合物应用于纯棉机织物,以开发出更多有效的导电纺织品。尝试通过聚吡咯(PPy)原位聚合的方式获得导电棉织物。探讨了单体与氧化剂浓度、聚合时间及聚合温度对聚合反应的影响。

CoFe2O4-PPy@CS磁性纳米材料制备及吸附研究

用聚吡咯(PPy)和壳聚糖(CS)功能化CoFe2O4,制得CoFe2O4-PPy@CS磁性纳米复合材料。对所得材料的形貌和结构进行表征,并研究了不同环境参数对复合材料吸附Cu^2+、孔雀石绿(MG)和甲基蓝(MB)的影响。结果表明,复合材料吸附Cu^2+和MG(MB)的适宜pH分别为5~7、5~9;随着时间的延长,对Cu^2+、MG、MB的吸附量均逐渐增加,MB的吸附速率要明显快于Cu^2+和MG,并于120 min左右达到吸附平衡,而Cu^2+和MG则需要更长的平衡时间。对Cu^2+的吸附符合Langmuir等温线模型,对MG的吸附符合Freundlich等温线模型,且2种吸附等温线模型均能较好地拟合对MB的吸附过程,最大吸附量分别可达48.3、246.0、233.8 mg/g。三者的吸附动力学均遵循准2级动力学反应模型。