聚吡咯/碳纳米管高分子导电膜的制备及抗污染性能

从电化学缓解膜污染出发,在聚砜膜表面负载碳纳米管和聚吡咯后形成具有优异导电性能的高分子膜。实验过程中进行了条件优化,其最佳制备条件为:0.25 mol/L的氧化剂FeCl_(3),5℃冰水浴,6 h聚合反应时间,0.4 wt%吡咯浓度和0.08 mg/cm^(2)的碳纳米管用量。通过扫描电镜和傅立叶变换红外光谱显示,碳纳米管能够有效地负载并通过吡咯的聚合锚定在膜表面,形成具备优异导电性能的聚吡咯缠绕碳纳米管的导电层,电化学性能和截留性能测试表明,该导电层可以有效地用作电化学过滤的工作电极。

微交联聚吡咯衍生物的合成与光学性能

有机共轭聚合物因具有独特的结构和光电性能,在发光材料及器件领域有着广泛的研究和应用。以吡咯和单醛基苯甲醛为线形单体,以对苯二甲醛为交联单体,采用溶液缩聚法制备了4种蓝光微交联聚吡咯衍生物,并对其分子结构、聚集态结构、微观形貌、热行为、紫外-可见吸收和荧光性能等进行了分析,考察了取代基类型对其结构和光学性能的影响。研究表明,微交联聚吡咯衍生物具有较高的玻璃化转变温度和热稳定性能,为非晶态和亚微米级的球形堆积体;在340nm左右紫外光的激发下,微交联聚吡咯衍生物能够产生约473nm的可见光,属于蓝色发光材料;不同类型的取代基对微交联聚吡咯衍生物的结构和光学特性有所影响。该微交联聚吡咯衍生物制备简单,结构可调可控,在聚合物发光二极管领域有着潜在的应用。

蓝紫光支化聚吡咯衍生物的制备及发光特性

开发新一代的绿色节能照明器件是落实我国“双碳”战略目标的重要举措。聚吡咯及其衍生物是一类蓝紫光聚合物材料,因光电性能突出而备受关注。以N-甲基吡咯和4种单醛基苯甲醛为线形单体,对苯二甲醛为支化单体,采用溶液共缩聚法制备了4种可溶的、低结晶度的蓝紫光支化聚吡咯衍生物。研究表明,该类衍生物在268nm和358nm左右有明显的紫外-可见吸收峰;在355nm左右紫外光的激发光下,该类衍生物能发射出约为430nm的可见光,属于蓝紫光材料。该类支化聚吡咯衍生物可用作聚合物发光材料,在发光二极管领域中有着良好的应用前景。

可快速充放电聚吡咯/碳纳米管复合材料电化学聚合与表征

采用恒电流法制备了具有可快速充放电性能的对甲基苯磺酸根(TOS-)掺杂聚吡咯/功能化单壁碳纳米管(PPy-TOS/F-SWNTs)复合材料,扫描电镜(SEM)结果表明该复合材料呈纳米棒状构成的多孔结构,棒径约为70nm;比表面积(BET)测试分析表明该复合材料有着较高的比表面积(12.64m2.g-1)和大的介孔孔隙率(20-40nm).循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和恒电流充放电(GC)电化学分析表明该材料具有优异的快速充放电性能,在800mV的电位窗和2.5A.g-1(功率密度为2kW.kg-1)的电流密度下该材料具有211F.g-1的比容量(能量密度为18.7Wh.kg-1),而当充放电电流高达80A.g-1(功率密度为60kW.kg-1)时比容量仍可达141.8F.g-1(能量密度为12.6Wh.kg-1),同时该材料还表现出优异的稳定性,在10A.g-1大电流下经历10000圈循环后容量仍保持95.2%.

聚吡咯／多壁碳纳米管的合成及电化学行为

在含有多壁碳纳米管(MWCNT)的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液中电化学氧化吡咯(Py)制得聚吡咯/多壁碳纳米管(PPy/MWCNT)导电复合膜。研究了聚合温度、电流密度、吡咯浓度对PPy/MWC-NT复合膜沉积量的影响,采用交流阻抗谱(EIS)法研究了该导电复合膜的电化学行为,并用扫描电子显微镜对其表面形貌进行了观察。实验结果表明,随着温度的降低、电流密度及吡咯浓度的增大,复合膜沉积量变大。与纯PPy膜相比,PPy/MWCNT复合膜有更好的电子传递行为,而复合膜表面更加粗糙、疏松。

金纳米粒子-过氧化聚吡咯-碳纳米管复合膜修饰电极同时测定对苯二酚和邻苯二酚

将多壁碳纳米管(MWCNTs)滴涂于复合陶瓷碳电极(CCE)表面,采用电化学方法在碳纳米管表面逐层沉积过氧化聚吡咯(OPPy)和金纳米粒子(AuNPs),制得金纳米粒子-过氧化聚吡咯-多壁碳纳米管复合膜修饰电极(AuNPs-OPPy-MWCNTs/CCE)。采用扫描电镜和电化学方法对修饰电极进行了表征。在0.10 mol/L PBS(pH 7.0)缓冲溶液中研究了对苯二酚(HQ)和邻苯二酚(CC)在修饰电极上的电化学行为。结果表明,修饰电极对HQ和CC的电极过程具有良好的电化学响应和区分效应。基于此建立了一阶导数伏安法同时测定HQ和CC的方法,HQ和CC的线性范围均为2.0×10^(-7)~1.0×10^(-4)mol/L,检出限分别为6.0×10^(-8)mol/L和8.0×10^(-8)mol/L(S/N=3)。模拟水样中的加标回收率分别为96.2%~99.8%(HQ)和96.0%~100.0%,表明本方法具有良好的实用性。

聚吡咯／碳纳米管复合阴极材料的制备及电容性脱盐研究

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为掺杂剂,采用化学氧化法制备了聚吡咯/碳纳米管(DBS-PPy/CNTs)复合阴极材料。针对不同浓度的SDBS,考察了材料的表面形貌、电化学性能及以DBS-PPy/CNTs电极为阴极、CNTs电极为阳极构成的电容法脱盐单元的吸附性能。结果表明,在SDBS浓度为1.0 mmol/L时,所制备的DBS-PPy/CNTs复合纳米材料综合性能最佳,电极的比电容为97.85 F/g,约为CNTs电极的4.3倍;组成电容法脱盐单元(CDI)时,电极对Na+的比吸附量为21.55 mg/g,是CNTs为阴极时的3倍。在吡咯聚合过程中引入掺杂离子是实现该类材料导电性和离子吸附选择性的重要技术手段。

氢键诱导的聚吡咯/苯磺酸功能化多壁碳纳米管的制备及其电化学行为

采用原位芳基重氮化反应对碳纳米管进行苯磺酸功能化,进而制备了聚吡咯/苯磺酸化碳纳米管复合材料(PPy/f-MWCNTs),通过透射电镜(TEM)及扫描电镜(SEM)测试发现,氢键诱导使聚吡咯成功地包覆在碳纳米管表面.循环伏安和恒流充放电测试结果表明,复合材料具有良好的电化学电容性能,当聚吡咯与苯磺酸化碳纳米管质量比为1:1时,复合材料在1.0A·g-1的电流密度下的比容量达266F·g-1,而且聚吡咯利用率比未功能化聚吡咯/碳纳米管(PPy/p-MWCNTs)和纯聚吡咯(PPy)提高了1倍以上.

聚吡咯/碳纳米管复合物的制备及电性能研究

用原位聚合法制备了聚吡咯/碳纳米管(PPy/MWNTs)复合物.采用XRD、TGA、FT-IR、SEM、四探针测试仪和网络分析仪表征了PPy/MWNTs复合物的组成、结构、形貌和电性能.研究了不同制备条件,如质子酸及其浓度、MWNTs的质量分数(ωMWNTs)、引发剂和单体的物质的量比(nAPS/nPy)和反应时间对PPy/MWNTs复合物电性能的影响.结果表明,当磷酸浓度为0.1 mol/L、nAPS/nPy为1:1、ωMWNTs等于45wt%、反应时间12 h时,制备的PPy/MWNTs复合物的导电性和介电损耗性能最好.

聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料的制备与性能研究

以吡咯为单体、三氯化铁为氧化剂,采用反相微乳液聚合法,分别在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液中和含有多壁碳纳米管(MWCNTs)的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液中,通过化学氧化法制得了聚吡咯纳米颗粒和聚吡咯/多壁碳纳米管(PPy/MWCNTs)导电复合材料。利用SEM、TEM、FT-IR、XRD和四探针电导率仪对复合材料进行了表征。结果表明,当SDBS浓度为0.0120mol/L时所制备的聚吡咯纳米颗粒的电导率在1.00S/cm左右;在含有MWCNTs的SDBS溶液中,单体在SDBS的胶束内聚合,表面活性剂及其胶束吸附在MWCNTs的表面,表面活性剂的浓度和碳纳米管的用量对PPy/MWCNTs复合材料电导率的提高起到重要作用。当SDBS浓度为0.0120mol/L、MWCNTs和单体的质量比为0.20时,可获得电导率为5.68S/cm的PPy/MWCNTs纳米复合材料。

抗坏血酸在铂纳米粒子/碳纳米管/聚吡咯复合修饰电极上的电化学行为

研究了抗坏血酸在铂纳米粒子/碳纳米管/聚吡咯复合膜修饰电极上的电化学行为,发现复合修饰电极对抗坏血酸的电化学反应具有较好的电催化作用,与空白电极相比电化学氧化电流增加了7倍。用电化学阻抗谱研究了电子在修饰电极界面上的传输过程,发现修饰电极的电催化性能与修饰电极可以提高界面电子传输能力是相关的。同时研究了碳纳米管用量、支持电解质、扫速、电沉积条件等因素对抗坏血酸在修饰电极上电化学行为的影响。

聚3-戊酰基吡咯/多壁碳纳米管复合材料的制备与电导率研究

通过原位化学聚合法制备了聚3-戊酰基吡咯(PVPy)/多壁碳纳米管(MWNTs)复合材料.利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热重分析(TGA)与四探针法对样品的结构和性能进行了研究.FT-IR表明,PVPy与MWNTs分子间存在相互作用力.TEM显示,3-戊酰基吡咯(VPy)单体仅在MWNTs的外表面发生聚合.XRD谱显示,PVPy/MWNTs复合材料中MWNTs的两个特征结晶峰强度随着VPy/MWNTs原料比增加而逐渐降低,主要表现出PVPy的结晶峰.电导率测试结果表明,通过MWNTs与PVPy复合,可以显著的提高PVPy/MWNTs复合材料的导电性,其电导率分别为2.37 S/cm(VPy/MWNTs=2.5/1)与0.25 S/cm(VPy/MWNTs=5/1).

碳纳米管–聚吡咯复合材料在超电容器中的应用

在碳纳米管(CNT)基体上用化学聚合或电化学聚合方法沉积聚吡咯(PPy)制得复合材料。再以此类复合材料为活性物质制作电极,组装成原型超电容器。并对其进行了循环伏安、恒电流充放电等电化学测试。用此类复合材料制成的原型超电容器的比容量(23.6 F/g)与纯碳纳米管(2.3 F/g)或纯聚吡咯(3.9 F/g)制成的原型电容器比较,发现复合电极电容器比容量的提高不是简单的加和效应,而是协同效应所致。

聚吡咯纳米管/碳纳米管复合材料在氧化还原电解液中的电化学性能

用模板法制备聚吡咯纳米管(PPyNTs),然后采用乙醇混合法将其和多壁碳纳米管(MWCNTs)制备了复合电极材料(PM)。比较不同材料在传统H2SO4电解液和添加了具有氧化还原活性物质胭脂红(AR18)的电解液中的电化学性能。三电极测试结果表明,在H2SO4电解液中PPy纳米颗粒的比电容为220F/g,在氧化还原电解液中,PPyNTs的比电容为579.2F/g,高于PPy纳米颗粒(445F/g),而PM复合材料的最高比电容可达674.2F/g,既高于单一PPyNTs又高于MWCNTs的(405.8F/g)。利用性能优化的PM-3复合材料组装对称电容器,当电流密度为0.5A/g时,功率密度为300W/kg,能量密度达15.7Wh/kg,且经过5000次循环,电容保持率为90%。说明AR18和H2SO4构建的氧化还原电解液能够提供额外的氧化还原反应,使具有双电层电容和赝电容的复合材料具有更加优良的电化学性能。

毛细管电泳-多壁碳纳米管/聚吡咯/磷钼酸修饰电极电化学检测饮用水中的溴酸根

用电化学聚合法制备多壁碳纳米管/聚吡咯/磷钼酸修饰电极,利用循环伏安法研究溴酸根在此修饰电极上的电化学行为。考察了实验参数对分离检测体系的影响,并在优化条件下,采用毛细管电泳-安培检测法对溴酸根进行检测。结果表明:溴酸根离子在1.0×10-6～5.0×10-3 mol/L范围内和峰面积呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为4.0×10-7 mol/L,峰面积和迁移时间的相对标准偏差分别为1.9%和1.4%(5×10-3mol/L溴酸根,n=11)。将该体系应用于加标饮用水样的测定,回收率为97%～103%。

电化学法聚吡咯/碳纳米管复合膜的制备与表征

以对甲苯磺酸(PTSA)为掺杂剂、碳纳米管(CNTs)为增强相通过电化学恒电位法在不锈钢电极表面合成聚吡咯/碳纳米管(PPy/CNTs)复合膜。采用扫描电镜(SEM)和四探针测试仪对PPy/CNTs膜的微观形貌和电导率进行表征。通过交流阻抗谱(EIS)、循环伏安法(CV)研究了PPy/CNTs膜的电化学行为。系统研究了聚合电位、聚合时间、PTSA浓度、CNTs浓度以及吡咯(Py)浓度对PPy/CNTs膜的形貌、厚度以及电导率的影响。结果表明:在0.60～0.90V聚合电位之间PPy/CNTs膜成膜性好且容易从不锈钢电极表面剥离。聚合电位、聚合时间对PPy/CNTs膜的厚度、形貌和电导率均有较大影响,当Py∶PTSA∶CNTs为1.57∶1.97∶1.41,聚合电位为0.75V,聚合时间为1000s时,合成的PPy/CNTs膜电导率最高为33.14S.cm-1。

多壁碳纳米管阵列及其聚吡咯复合电极的电容性能研究

高功率和高能量密度的超大容量电容器可以作为未来电动车辆的辅助电源,计算机的备用电源,导弹、火箭、燃料电池的启动电源,临时照明电源,与太阳能电池、蓄电池配合使用可作为航标指示灯的免维护电源等.

碳纳米管/聚吡咯修饰电极用于液相色谱测定帕金森大鼠脑中神经递质

制备了碳纳米管/聚吡咯复合修饰电极,研究了多巴胺等单胺类神经递质在该修饰电极上的电化学行为。将此修饰电极作为电化学检测器,与高效液相色谱联用,测定了脑中7种神经递质及其代谢产物。结果表明:去甲肾上腺素、肾上腺素、多巴胺和5-羟色胺的线性范围为5.0"10-10～1.0×10-5 mol/L;3,4-二羟基苯乙酸,5-羟吲哚乙酸和高香草酸的线性范围为1.0×10-9～5.0×10-4 mol/L;7种物质相关系数均大于0.998;检出限在0.1 nmol/L水平。结合微透析活体取样,测定了自由活动帕金森模型组大鼠脑纹状体中7种单胺类神经递质及其代谢产物的含量,较正常组有所降低。

聚吡咯/磺化石墨烯/磺化碳纳米管复合材料的界面合成

对氧化石墨烯(GO)和碳纳米管(CNT)进行磺化处理,得到的磺化石墨烯(SG)和磺化碳纳米管(SCNT)在溶液中有良好的分散性。将SG、SCNT和氧化剂溶于水中形成水相,聚吡咯(PPy)单体溶于有机溶剂中形成有机相。有机相与水相之间发生界面反应,得到PPy/SG/SCNT复合材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射、电化学工作站对复合材料进行表征与测试。结果表明:PPy/SG/SCNT复合材料组分复合均匀,是无定形材料,其电化学性能较单独的PPy、SG或SCNT更优越,而且当正己烷作为有机溶剂时,所得到的三组分复合材料更适合作为超级电容器电极材料。

聚偏氟乙烯/多壁碳纳米管电磁屏蔽复合薄膜的制备与性能

导电聚合物基电磁屏蔽复合材料以低渗透阈值和轻薄可加工为重要研究目标。论文采用多壁碳纳米管(MW-CNTs)作为导电填充颗粒、聚乙烯吡咯烷酮PVPK30作为分散剂,通过简单的溶液混合和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)非织造布刮膜法制备出具有三维网状的聚偏氟乙烯(PVDF)/MWCNTs复合薄膜。通过旋转黏度计测试得出MWCNTs质量分数低于5%时易于保存和加工;通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、四探针电阻率测量仪、矢量网络分析仪以及接触角测试仪的分析结果得出,当MWCNTs质量分数在3%附近时达到渗流阈值,复合材料的β相增加明显,MWCNTs分散均匀,结晶性能良好,3mm和5mm的复合薄膜导电率增长率分别高达90.20%和72.20%,电磁屏蔽增长率分别高达57.41%和45.84%,并且MWCNTs含量会正向影响薄膜的导电、电磁屏蔽和润湿性能,所得的导电PVDF基薄膜在较薄厚度时具有优异的EMI屏蔽性能,可应用于轻薄可加工的穿戴设备领域。