柔性超级电容器电极材料PANI/CB/PAN的制备及其性能研究

通过静电纺丝结合原位聚合的方法制备了聚苯胺(PANI)/炭黑(CB)/聚丙烯腈(PAN)电极材料;利用红外光谱和扫描隧道纤维镜分析了材料的结构,并对制备的样品进行电化学检测。结果表明,在0.5 mA/cm^(2)的电流密度下,PANI/CB/PAN放电时间为28.03 s,面积比电容为9.427 mF/cm^(2),实现了柔性超级电容器电极材料放电时间的延长和比电容的有效增长。该材料有望在柔性超级电容电极方面得到广泛应用。

SnO_(2)-Au-PANI复合材料改性商用NH_(3)传感墨水及其性能研究

采用点胶印刷技术,以商用墨水(kz-sense-103)在棉布基底上考察电极指间距和电极对数对氨气(NH_(3))传感性能的影响,确定了指间距为1 mm、传感器性能最佳的6对叉指电极。研究了以SnO_(2)-Au-PANI复合物改性商用墨水获得的改性墨水的传感性能。结果表明:经改性墨水制备的传感器实际检测限可达到5×10^(-6)的NH_(3),性能远远优于商用墨水,且具有优异的时间、温度和湿度稳定性,并能够从H_(2)、CO、SO_(2)和NH_(3)中区分出NH_(3),表明该传感器墨水适合在日常及工业环境中对NH_(3)的监测应用。

一维/二维PANI/g-C_(3)N_(4)复合材料的制备及其光催化性能研究

以三聚氰胺和氯化铵为前驱体通过热共聚合法制备出多孔g-C_(3)N_(4)纳米片,原位聚合法制备出一维纳米纤维PANI与多孔g-C_(3)N_(4)纳米片(PANI/g-C_(3)N_(4))复合材料。一维纳米纤维PANI具有优异电荷传输性能和良好的可见光响应,可以弥补g-C_(3)N_(4)光生电子对快速复合和可见光响应不足的缺点。多孔g-C_(3)N_(4)纳米片可以提供更多反应活性位点,同时还可以缩短光生电荷从材料内部到表面的传输距离,抑制光生载流子复合,从而提高材料光催化活性。5PANI/g-C_(3)N_(4)在180 min罗丹明B去除率达83%,经过3次循环后,对罗丹明B去除率仍保持83%,显现出优异光催化活性和稳定性。

GO/PANI改性环氧树脂@TiO_(2)/CdS涂层的光生阴极保护性能

为解决二氧化钛/硫化镉(TiO_(2)/CdS)复合材料作为光生阴极防腐保护材料无法对金属提供持久性光生阴极保护、导电率低和载流子复合率高等问题,引入氧化石墨烯(GO)和聚苯胺(PANI)材料,通过水热法和原位聚合法制备了TiO_(2)/CdS/GO/PANI复合材料,将其作为改性环氧树脂涂层,制备出兼具优异光电转换性能和防腐性能的双功能环氧树脂基涂层。通过对Q235碳钢(Q235 CS)表面进行涂覆,研究了复合涂层的光生阴极保护电化学性能和防腐性能参数。结果表明,TiO_(2)/CdS/GO/PANI修饰后的环氧树脂基涂层表现出优异的光电化学性能和防腐性能,光电流密度达到0.15 A/cm^(2),开路电位为-0.8 V,防腐蚀效率高达98.55%。

MXene@PANI纳米杂化物对环氧树脂火灾安全性的影响

为改善聚合物的火灾安全性,通过氢键相互作用制备了MXene@PANI纳米杂化物,并将其添加到环氧树脂(EP)中,对纳米杂化物在EP中的分散性及其对EP阻燃性能和减毒性能的影响进行了研究,分析了EP复合材料的阻燃机理。结果表明:纳米杂化物能在EP基体中均匀分散;纳米杂化物的加入有效延缓了EP复合材料的热降解,提高了残炭量;EP复合材料的热释放速率峰值(pHRR)、总热释放量(THR)相对纯EP分别降低了22%和10.1%,有毒气体的释放速率也明显降低,表现出更好的火灾安全性;火灾安全性的提升主要归因于二维纳米材料的迷宫效应、MXene和PANI的催化成炭作用以及PANI受热时生成不可燃气体。

PANI/Co-Fe LDHs/NF的合成及电催化分解水产氧物理化学综合实验设计

本文设计了一个PANI/Co-Fe LDHs/NF的合成及电催化分解水产氧物理化学综合实验,该实验涉及电催化剂的合成、表征及电催化性能测试等方面。通过该综合性实验的开放式教学,将电催化水分解这一化学前沿研究领域引入到我校应用化学拔尖班的本科实验教学中,使学生学习专业知识以及实验仪器操作的同时,进一步提高学生的创新能力和科研素养,促进应用化学拔尖创新人才脱颖而出。以典型的水分解电催化剂PANI/Co-Fe LDHs/NF为例,采用恒电压电沉积的方法,在泡沫镍导电基底上合成了PANI/Co-Fe LDHs/NF纳米复合材料。利用X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对PANI/Co-Fe LDHs/NF进行表征。通过电催化分解水产氧实验,PANI/Co-Fe LDHs/NF在10 mA?cm~(-2)的过电势仅为240 mV,并且具有优异的稳定性,显示了该材料在电化学水分解领域具有潜在的应用前景。

三维网络状PANI纤维的制备及对VC的电化学检测

以苯胺为单体,在添加了聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺)(P(AMPS-AM))模板溶液中,采用化学氧化法合成聚苯胺(PANI),研究了P(AMPS-AM)模板含量对聚苯胺(PANI)的结构、形貌和电化学性能的影响。采用FTIR、UV-vis、FESEM、XRD和TG-DSC等测试方法对样品进行了分析,并且,用四探针法对样品进行电导率的测定,通过循环伏安法和方波伏安法对PANI的电化学性能进行了测试。结果表明,当P(AMPS-AM)模板的含量为2.0 g时,PANI的结晶度较高,为三维网络状纳米纤维结构,电导率达到1.91 S/cm,热稳定性较高,其修饰电极对维生素C(VC)具有较好的电催化活性,在VC浓度为0.18~0.54 mmol/L的范围内,响应峰电流与VC的浓度成线性关系。

基于FTO-PANI-Pt/Fe_(2)O_(3)的新型电化学传感器快速检测过氧化氢

当过氧化氢(H_(2)O_(2))超过一定量时,容易造成环境污染及生物体受损乃至致死。因此,简单、灵敏的H_(2)O_(2)检测方法的开发十分重要。本项目合成铂/三氧化二铁(Pt/Fe_(2)O_(3)),将其与聚苯胺(PANI)滴涂在FTO电极上,首次得到FTO-PANI-Pt/Fe_(2)O_(3)复合电极,成功构建了一种检测H_(2)O_(2)的新型电化学传感器。在最佳优化实验条件下,实现了H_(2)O_(2)的定量检测,其线性范围为0.2~3.6 mg/mL,检出限为0.4 mM(S/N=3),最佳响应时间为3 min。同时,该传感器展现出良好的选择性和重现性,也能用实际样品的测定。

PANI/AMTES-TiO_2纳米复合材料的制备及其光催化性能

首先用偶联剂苯胺基甲基三乙氧基硅烷(AMTES)对纳米TiO2进行表面修饰(AMTES-TiO2),然后通过苯胺单体在AMTES-TiO2表面的原位化学氧化接枝聚合,制备了基于共价键结合的聚苯胺(PANI)/AMTES-TiO2纳米复合光催化材料.用红外光谱(FTIR),X射线衍射(XRD),热重分析(TGA),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)和荧光发射光谱(PL)等技术对复合材料进行了表征.以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,研究了PANI/AMTES-TiO2复合材料在太阳光和紫外光下的光催化性能.结果表明:聚苯胺敏化拓宽了TiO2的光谱响应范围,复合材料在紫外和可见光区都有较强的吸收,提高了光能的利用率和光生载流子的分离效率,使复合材料表现出较高的光催化活性;苯胺与AMTES-TiO2的质量比(w)对复合材料的光催化活性有较大影响,当w为0.025时,复合材料在两种光源下的催化性能均优于TiO2和AMTES-TiO2.

PW_(12)/PANI/TiO_2复合纳米材料的制备、表征及光催化性能研究

以(NH4)2S2O8为氧化剂,用化学氧化法在纳米TiO2颗粒表面包覆聚苯胺薄膜,通过静电自组装方法简单、快捷地制备了一种新型的复合光催化剂PW12/PANI/TiO2,并通过红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)、X-射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等对光催化剂进行了表征.同时,利用甲基橙的降解实验对催化剂的性能进行了评价.结果表明,该光催化剂具有很高的催化活性,90min时甲基橙的脱色率达到98%以上,降解反应符合一级动力学方程和Langmuir-Hinshelwood动力学模型.

CNT/PANI电极吸附去除水中Cu^(2+)的研究

通过原位化学聚合法制备CNT/PANI复合材料,采用电镜扫描(SEM)、傅里叶红外光谱技术(FTIR)、X射线光电子能谱技术(XPS)和循环伏安法(CV)对复合材料的物理化学特性进行表征和测试.结果表明,复合材料比表面积和孔隙率减少,但比电容增加.CNT/PANI复合材料电极对铜离子的去除效果是CNT电极的4.24倍,吸附量随着电压、铜离子初始浓度和p H的增加而增加,电吸附过程符合准一级动力学.

界面聚合法制备PANI／TiO2纳米复合纤维材料

采用界面自组装聚合的方法,成功地制备出PANI/TiO2纳米复合纤维材料,采用TEM,FTIR,XRD及TG等技术对其形貌、结构及热稳定性能进行了表征,并考察了苯胺单体浓度、TiO2的活化与否对复合材料形貌的影响.结果表明,TiO2的活化处理是影响该复合材料形貌的主要因素,活化处理后的TiO2能进入PANI纳米纤维的内部,且分散得更加均匀;PANI/TiO2纳米复合纤维的直径随着苯胺单体浓度的增加而增加.同时,TiO2的加入改善了PANI的耐热性能.采用该法合成的纳米复合材料具有合成条件温和、易于控制、纯化简单、省去了使用模板/消除模板的过程及能够一步得到大量产品等许多优点.

界面聚合法制备PANI/g-C_3N_4复合催化剂及其热稳定性和可见光催化性能

利用界面聚合法,成功将聚苯胺(PANI)纳米棒生长在石墨型氮化碳(g-C3N4)片层上,制备了PANI/gC3N4复合光催化剂.采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、热重分析(TGA)和电化学工作站表征手段考察样品的结构、形貌及性能,以可见光催化降解亚甲基蓝为模型考察样品的可见光催化活性.实验结果表明,在复合材料中的g-C3N4能很好地分散成层状,并在层间与PANI纳米棒形成复合物,这种特殊的复合结构不仅利于片状g-C3N4对PANI链段运动的限制及对其降解产物的物理屏蔽,从而可以提高复合材料的热稳定性,而且具有优越的可见光催化性能.

静电纺丝制备Eu(BA)_3phen/PANI/PVP光电双功能复合纳米纤维及其性能

采用静电纺丝技术将聚苯胺(PANI)和稀土配合物Eu(BA)3phen掺杂到高分子材料聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中,制备出新型的具有光电双功能的Eu(BA)3phen/PANI/PVP复合纳米纤维.采用扫描电子显微镜、X射线能量色散谱仪、荧光光谱仪及宽频介电松弛谱仪对样品进行了表征.实验结果表明,复合纳米纤维直径为(270±31)nm.在275 nm紫外光激发下,Eu(BA)3phen/PANI/PVP复合纳米纤维发射出主峰位于580,594和617 nm的红光,对应于Eu3+的5D0→7F0,5D0→7F1和5D0→7F2跃迁.当m[Eu(BA)3phen]∶m(PANI)∶m(PVP)=15∶10∶100时,复合纳米纤维的荧光发射最强.复合纤维的电导率随PANI含量的增大而升高.在m(PANI)∶m(PVP)=50∶100时,其电导率在高频(106Hz)下达到1.5×10-6S/cm.

静电纺PU/PANI纳米纤维膜制备及性能研究

以聚苯胺(PANI)和聚氨酯(PU)等为原料,采用静电纺丝技术,成功制备PU/PANI纳米纤维膜。采用SEM扫描电镜研究了PU/PANI配比、纺丝液浓度、挤出速度等对纤维形貌与结构的影响,并研究了其力学性能、过滤性能以及电学性能。结果表明,当PU/PANI质量配比为10∶1,纺丝液质量浓度为8%,挤出速度为6mL/h时,纺丝效果最佳,制得纳米纤维直径分布较为均匀,约为300~500nm。添加一定量的PANI可提高纺丝液电导率,有助于改善静电纺丝效果,降低纳米纤维直径;PU/PANI纳米纤维膜阻抗比纯聚氨酯纳米纤维小2个数量级,具有优良的抗静电性。在32L/min流量下,对0.3μm的粒子,过滤效率达96.0%以上,是一种优异高效抗静电过滤材料。在易燃易爆、安全过滤、特种工况防护服装中具有潜在的应用前景。

β_2-SiW_(11)/PANI/SnO_2三元复合催化剂的制备及光催化性能

以杂多酸盐β_2-K_8SiW_(11)O_(39)·14H_2O为掺杂剂,采用固相法制备了β_2-SiW_(11)/PAIN/SnO_2三元复合催化剂,并用红外光谱、X-射线粉末衍射和扫描电子显微镜等手段对其进行了表征。以亚甲基蓝染料废水(8 mg/L)为探针反应,评价了其光催化性能,与一元催化剂SnO_2、β_2-SiW_(11)和二元催化剂/PAIN/SnO_2比较,三元催化剂β_2-SiW_(11)/PAIN/SnO_2表现出较高的光催化降解性能,经30W紫外灯照射120min后,其降解率为94.63%,光催化降解亚甲基蓝为一级动力学反应。

K_8[Zn(H_2O)MnW_(11)O_(39)]/PANI/TiO_2复合材料的制备及光催化性能

采用直接合成法制备K_8[Zn(H_2O)Mn W_(11)O_(39)],以(NH_4)_2S_2O_8为氧化剂,通过化学氧化法将聚苯胺包覆在纳米Ti O_2颗粒表面制得PANI/Ti O_2,然后运用静电自组装法将K_8[Zn(H_2O)Mn W_(11)O_(39)]与PANI/Ti O_2复合成K_8[Zn(H_2O)Mn W_(11)O_(39)]/PANI/Ti O_2复合材料。运用IR、UV、XRD、XPS、SEM、N2吸附-脱附等分析方法对K_8[Zn(H_2O)Mn W_(11)O_(39)]/PANI/Ti O_2进行表征。利用K_8[Zn(H_2O)Mn W_(11)O_(39)]/PANI/Ti O_2为催化剂,研究其对孔雀石绿溶液的光催化降解性能。结果表明:紫外光照射下,孔雀石绿p H为2,浓度为20 mg/L,催化剂为10 mg时,脱色率可达93.66%。

兼具电磁性能的PANI/ZnFe_2O_4纳米复合材料的制备

运用改进的溶胶凝胶-原位聚合法制备出了兼具电、磁性能的PANI/ZnFe2O4纳米复合材料,借助TEM、XRD、FTIR、四探针电导率仪和VSM(振动样品磁强计)等技术研究了复合材料的结构及其电磁性能。结果表明,通过该法可以实现ZnFe2O4与PANI的有机复合,制得纳米尺寸的、ZnFe2O4与PANI相间以化学键结合的纳米复合材料;复合材料兼具电、磁性能,其导电率随ZnFe2O4含量增加而降低,饱和磁化强度随之而升高,复合物的矫顽力在所研究的含量范围内均较纯ZnFe2O4大,且随ZnFe2O4含量的增加呈先升高后降低的变化趋势。此外,对ZnFe2O4进行HNO3预处理可以有效改善复合材料的电磁性能。

MWCNTs掺杂的PANI纳米复合材料的制备及敏感特性的研究

采用质子酸化学聚合法，以苯胺（An）为单体，过硫酸铵（APS）为氧化剂，在盐酸（HCl）溶液中，0。C水浴中合成了0．02％（质量分数）碳纳米管（MWCNTs）掺杂的聚苯胺（PANI）。同样方法制备了PANI和0．05％（质量分数）MWCNTs掺杂的PA—NI，分别通过X射线衍射仪（XRD）、红外光谱仪（FT—IR）和场发射扫描电镜（SEM）对其结构和形貌进行了表征，并制成了PANI及MWCNTs掺杂的PANI气敏元件。在室温下，对浓度范围（0．1～1．5）×10-4的氨气进行了气敏测试，测试结果表明，基于PANI，0．02％（质量分数）和0．05％（质量分数）MWCNT0掺杂的PANI气敏元件对氨气响应均呈线性关系。0．02％（质量分数）MWCNTs掺杂的PANI气敏元件对氨气的响应灵敏度最大，在氨气浓度为1．5×10-4时响应达到27．67；氨气浓度为1．0×10-5时响应为1．95，且元件具有良好的稳定性。最后，简要分析了MWCNTs掺杂的PANI气敏元件对氨气的敏感机理。

多金属氧酸盐/PANI/SnO_2复合催化剂的制备及光催化降解动力学

合成了三元复合材料β2-Si W11/PANI/Sn O2,并用IR、UV-Vis、XRD、XPS、氮气吸附-脱附和SEM等手段对其进行了表征。结果显示,复合后PANI红外振动峰发生红移,聚苯胺的加入一定程度上减少了纳米Sn O2的团聚,改善了其分散性,产物为介孔材料。UV-Vis光谱表明,复合后材料对可见光的响应显著增强。以龙胆紫为降解对象,研究了多种因素对光降解的影响。实验结果表明,三元催化剂β2-Si W11/PANI/Sn O2表现出比一元催化剂Sn O2、β2-Si W11和二元催化剂PANI/Sn O2更高的光降解性能,经30 W紫外灯照射90 min后,其降解率为90.28%,光催化降解龙胆紫为一级动力学反应。