功能化石墨烯/聚苯胺复合电极材料的制备和电化学性能

利用水合肼还原十八胺(ODA)接枝的氧化石墨烯(GO),得到了十八胺功能化石墨烯(ODA-G),将ODAG与聚苯胺(PANI)通过溶液共混法,制备了功能化石墨烯和聚苯胺纳米复合材料(ODA-G/PANI).采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、拉曼(Raman)光谱及透射电镜(TEM),对复合材料的结构和形貌进行了表征;利用循环伏安、恒流充放电及交流阻抗谱等,对复合材料的电化学性能进行了测试.结果显示,少量ODA-G的引入为PANI的电化学氧化还原反应提供了更多的电子通道和活性位置,有利于提高PANI的赝电容.在电流密度1.0 A·g-1下,2%(w)ODA-G/PANI的比电容达到787 F·g-1,而相应的PANI仅有426 F·g-1.此外,ODA-G/PANI的循环稳定性也远高于纯PANI.

三维有序结构聚苯胺/石墨烯纳米复合材料的制备及其在超级电容器电极中应用

用硼氢化钠(NaBH_4)还原氧化石墨烯得到还原石墨烯(rGO)分散液,rGO分散液与苯胺在酸性条件下原位聚合得到高比表面积三维有序结构的聚苯胺/石墨烯纳米复合材料。由场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)对其表面形貌和结构进行表征。结果表明:复合材料的比表面积高达136.9 m^2/g,高于纯聚苯胺的比表面积(32.71 m^2/g);直径10~20 nm的聚苯胺纳米棒均匀地垂直生长在石墨烯表面。在0.5 A/g的电流密度下,复合材料比电容达到358 F/g,大于石墨烯和聚苯胺的比电容;当充放电电流密度由0.5 A/g增加到10 A/g时,电容保留率达74.3%,表现出增强的倍率性能;在10 A/g高电流密度下,经过500次的充放电循环后容量保持率达到83.7%。

功能化氧化石墨烯/聚苯胺/环氧树脂复合涂料的制备及其性能

以自制的功能化氧化石墨烯(C-GO)/聚苯胺(PANI)复合材料为改性填料,对环氧树脂(EP)进行改性,制备了C-GO/PANI/EP复合涂料,研究了复合涂料的防腐性能和防腐机理。结果表明,当C-GO质量分数为3%时,复合涂料硬度最高,吸水率最低,防腐性能最佳。C-GO/PANI是通过填补EP表面的空隙,改善EP的屏蔽性能,阻止O2和H2O的渗入,从而提高EP的防腐性能。

自支撑三维功能化石墨烯/聚苯胺电极材料的制备及超级电容性能

采用水热法制备了三维石墨烯(3D-G),并以十八胺(ODA)为接枝剂对部分还原的氧化石墨烯进行氨基化处理,再利用原位聚合法在氨基化石墨烯表面生长聚苯胺,制备了十八胺功能化石墨烯/聚苯胺(G-ODA/PANI).对材料进行了结构表征、电化学性能分析和材料结构的比电容贡献分析.结果显示,电极材料的电容贡献大部分体现为材料的表面电容,G-ODA/PANI电极片在1 A/g电流密度时的比电容最高可达1080 F/g,是未功能化石墨烯/聚苯胺电极材料(G/PANI)的2.57倍,且循环稳定性也有很大的提高,循环10000周后的比容量保持率为90.8%,比G/PANI高9.6%.

氧化石墨烯/聚苯胺功能膜对棉织物电磁屏蔽性能的影响

为制备轻质高效的吸波型电磁屏蔽织物,采用层层组装方法在棉织物表面涂层氧化石墨烯/聚苯胺(GO/PANI)电磁屏蔽功能膜。研究苯胺单体浓度、氧化石墨烯质量浓度、组装层数对整理棉织物电性能及电磁屏蔽性能的影响,并分析了屏蔽电磁能的吸收率、反射率以及吸收屏蔽效能和反射屏蔽效能。结果表明:苯胺单体浓度和组装层数的增加有利于提高棉织物的电磁屏蔽效能,而随着氧化石墨烯质量浓度的增加,织物的电磁屏蔽效能先增加后减小;组装4层GO/PANI功能膜后棉织物的屏蔽效能达到19.91dB,可屏蔽98.98%的电磁能,其吸收率达到57.63%,而反射率为41.35%,主要屏蔽机制是吸收。

石墨烯/聚苯胺纳米复合材料界面相互作用的分子动力学模拟

石墨烯具有独特的二维结构和优异的力学、电学性能,将其与聚苯胺复合得到的石墨烯/聚苯胺(Gr/PANI)纳米复合材料在微波吸收、超级电容、电子器件等领域具有广泛的应用前景。为研究Gr/PANI纳米复合材料界面相互作用的微观机理,利用分子动力学方法考察了Gr/PANI体系的相互作用能、相互作用构型以及石墨烯与PANI之间的对关联函数。温度、能量演化曲线和相互作用能分析表明,Gr/PANI体系在较短的时间内达到平衡,Gr/PANI体系为热力学稳定体系。相互作用构型显示PANI分子与石墨烯之间存在较强的相互吸引作用。对关联函数分析表明,Gr/PANI纳米复合材料界面存在近程强非键相互作用,较强的界面相互作用主要源于石墨烯与PANI都具有sp2杂化的π共轭结构。

对负离子对氧化石墨烯/聚苯胺电磁性能的影响

以过硫酸铵为引发剂,控制掺杂质子浓度为1 mol/L,分别以Cl^(–)、CSA^(–)(樟脑磺酸根)和SO_(4)^(2–)为对负离子,通过原位化学氧化聚合法制备得到掺杂态氧化石墨烯/聚苯胺复合材料。采用SEM、FTIR和XRD对复合材料进行形貌和结构表征,采用四探针法、矢量网络分析仪分别测试复合材料的电磁参数,并计算材料的阻抗和反射损耗(RL)。结果表明,3种复合材料均呈现聚苯胺纳米椎体包覆氧化石墨烯片层的三明治形貌。对负离子为SO_(4)^(2–)时,复合物的电导率最高为5.500S/cm,同时介电损耗能力最强。而樟脑磺酸掺杂复合物的驻波比在14.2 GHz处可达到1.1,更接近行波状态,具有最佳阻抗匹配性能。其最佳反射损耗为–30 dB(9.93 GHz,2.75 mm),有效吸波频宽(RL <–10 dB的频率范围)最高可至4.85 GHz(12.30~17.15 GHz,2 mm)。

功能化石墨烯的制备及其在锂硫电池中的应用

采用改进的Hummer's法制备了氧化石墨(GO),对GO进行氨基接枝和还原,以氨基为桥梁制备了氨基功能化石墨烯(EFG)/聚苯胺(PANI)复合材料,并采用化学沉积法制备了EFG/PANI/硫(S)复合材料,将其用作锂硫电池正极。通过傅立叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、比表面积分析仪对复合材料的微观结构、形貌和比表面积等进行了表征,采用恒流充放电测试和交流阻抗测试对复合材料的电化学性能进行了研究。结果表明,制备的EFG/PANI富含孔隙结构,能够为锂硫电池的电化学反应提供充足的空间;该材料中富含的氮能够与多硫化物中的Li+以化学键的方式结合,有效缓解锂硫电池的"穿梭效应"。

铁掺杂聚苯胺/功能化石墨烯制备高效Fe-N-C型氧还原催化剂研究

以对苯二胺(PPD)改性的氧化石墨烯(GO)为碳载体,三氯化铁(FeCl_3)为金属源,聚苯胺(PANI)为氮源,经高温热处理和酸蚀制备了结构均匀的铁-聚苯胺/功能化石墨烯(Fe-PANI/PGO)催化剂,并考察其对氧气(O_2)的催化还原性能。结果表明:Fe-PANI/PGO催化还原的起始电位和半波电位可分别达到-0.057V和-0.122V,极限电流密度更是达到了-5.145mA/cm^2。同时,阐明了Fe-PANI/PGO催化剂的催化活性提升主要归因于碳结构无序性的增大。

基于高分子功能敏感材料手势识别触觉传感器与性能优势

非聋哑人士极少习得手语,是导致聋哑人与非聋哑人之间沟通障碍的主要原因之一,手语手势识别技术能够将手语利用材料技术、信号学技术等进行翻译获得文本或语音,从而实现聋哑人与非聋哑人之间多途径沟通。文章以手语手势识别为主要研究领域,对高分子功能材料、集成技术等应用于手语手势识别触觉传感器情况进行分析。对高分子功能材料性能优势及其带来的触觉传感器技术革新等进行总结,旨在为手语手势识别触觉传感器领域应用高分子技术发展提供理论借鉴。

纳米聚合物掺杂对蓝相液晶驱动电压的影响

聚合物液晶在蓝相稳定态具有极快的响应速度(亚毫秒级)、光学性能的各向同性、免配相工艺等优越性能,在显示领域、光子器件领域有极大的应用前景。在一个基于聚合物液晶蓝相稳定态系统中研究多重聚合物掺杂的比率对蓝相液晶驱动电压的影响。通过改善聚合物掺杂的比率,在不破坏蓝相液晶的响应速度、磁滞指标等性能的前提下,该蓝相稳定态液晶的驱动电压能够降低到62V。

石墨烯基柔性电极材料制备及性能研究

通过电化学沉积法和水热还原法分别将聚苯胺(PANI)和石墨烯(rGO)原位生长在功能化碳纤维(FCC)表面,成功制备出石墨烯包裹的PANI纳米线阵列修饰功能化碳布(FCC-PANI-rGO)复合材料。研究表明,在碳纤维表面形成的PANI阵列呈现有序的纳米结构,可以有效降低复合材料的阻抗,聚苯胺和石墨烯对碳布共同修饰后大大提高了电极材料的循环稳定性,循环8000次后容量没有明显衰减,1 A/g电流密度下比电容达到了684 F/g。基于FCC-PANIrGO复合材料组装的柔性固态超级电容器成功点亮LED灯,在柔性储能器件的新领域具有很大的实际应用潜力。

以氧化石墨烯为氧化介质制备石墨烯/聚苯胺导电复合材料

采用超声辅助Hummers法制得厚度约为1nm的氧化石墨烯,以其为氧化介质与苯胺反应合成了石墨烯/聚苯胺(RGO/PANI)导电复合材料。利用AFM、SEM、XRD和FTIR对反应所得产物进行了表征。结果表明:苯胺在略高于室温的酸性水溶液中可以对氧化石墨烯(GO)进行还原,而苯胺自身则被氧化石墨烯中大量的含氧基团氧化并发生聚合反应,最终生成RGO/PANI导电复合材料,当苯胺用量为1mL,氧化石墨烯用量为0.1g,在水浴温度为70℃下剧烈搅拌24h时,获得的RGO/PANI复合材料导电性最佳,约为10S/cm。

功能化氧化石墨烯/聚苯胺/环氧树脂复合涂料的制备及其性能

以自制的功能化氧化石墨烯(C-G0)/聚苯胺(PANI)复合材料为改性填料,对环氧树脂(EP)进行改性,制备了C-G0/PANI/EP复合涂料,研究了复合涂料的防腐性能和防腐机理。结果表明,当C-C0质量分数为3%时,复合涂料硬度最高,吸水率最低,防腐性能最佳。C-G0/PANI是通过填补EP表面的空隙,改善EP的屏蔽性能,阻止02和H2O的渗入,从而提高EP的防腐性能。

基于区域功能化石墨烯纤维的能量转化和储存集成器件

近年来,柔性化、微型化、集成化能量转换和储存器件引起人们的广泛关注,其中电极材料发挥着举足轻重的作用.一种电极材料通常只能满足一种特定能源器件的需求,如何通过电极材料的结构化设计,获得一种能同时满足两种或两种以上能源器件的共用电极,对于高性能集成器件具有重要意义.本文基于化学气相沉积法生长的连续石墨烯中空纤维,通过对管内选择性修饰,报道了一端生长聚苯胺、另一端生长铂纳米颗粒的局域功能化石墨烯纤维.其中,聚苯胺/石墨烯纤维可作为纤维状超级电容器的电极,器件的比容量达到284 m F cm-2;铂/石墨烯纤维部分可取代传统的铂丝对电极,用于染料敏化太阳能电池,能量转换效率为4.73%.以该区域功能化石墨烯纤维作为共用电极,所发展的太阳能电池/超级电容器集成器件的总能量转换和储存效率达到3.07%,明显高于其他已报道的纤维状能量转换和储存集成器件.另外,利用该方法能够进一步在连续中空石墨烯管内修饰其他活性材料,从而应用于其他柔性可穿戴电子器件领域.