固相法制备聚噻吩/聚吡咯/二氧化钛膜及电化学腐蚀性能

在水蒸气气氛下,制备出表面富含羟基的纳米Ti O2颗粒,然后在室温和氧化剂三氯化铁存在下,通过化学固相氧化法,在不锈钢表面制备出聚噻吩/聚吡咯/Ti O2（PTH/PPy/TiO2）薄膜。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、热重分析（TG）、电化学阻抗（EIS）等技术手段对产物的微观形貌、热稳定性和耐腐蚀性能进行了研究,并讨论了不同纳米TiO2含量对复合材料的结构和性能的影响。结果表明,在其使用温度（20~300℃）下,PTH/PPy/6%Ti O2（质量分数）膜热分解温度为450℃,能够满足其使用要求。用PTH/PPy/TiO2膜保护的不锈钢比裸露的不锈钢的自腐蚀电位高出0.8 V以上,而腐蚀电流密度降低了2个数量级。TiO2的添加明显的提高了PTH/PPy材料的抑制腐蚀的能力,并且由于TiO2的加入能够使聚合物与无机纳米粒子之间能够紧密地结合在一起,减少膜的缺陷,增大复合材料与金属基体的力学性能,使得膜结构更加的致密,从而减缓不锈钢的腐蚀。

光诱导聚合制备聚噻吩/二氧化钛复合粒子的结构及光催化性能

通过光诱导噻吩在TiO2的氯仿悬浮液中聚合反应,制备了聚噻吩/二氧化钛(PTh/TiO2)复合粒子,并采用比表面积分析仪、扫描电子显微镜、粒径分析仪、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱和红外光谱对复合粒子进行了表征.结果表明,PTh/TiO2复合粒子上的聚噻吩骨架中S原子与TiO2粒子间存在强相互作用,该复合粒子对可见光具有响应.以罗丹明B为模型污染物,研究了该复合粒子在紫外光和可见光照射下的光催化活性.分别以乙二胺四乙酸二钠和呋喃甲醇为空穴捕捉剂和自由基捕捉剂研究了PTh/TiO2复合粒子在紫外光和可见光照射下的光催化反应机理.结果表明,空穴和自由基是主要的光催化反应中的氧化性物质.在紫外光照射下,空穴起主要作用;在可见光照射下,自由基起主要作用.

乳酸接枝纳米二氧化钛/聚乳酸复合物的制备

将乳酸低聚物接枝到纳米二氧化钛(TiO_2)的表面,获得接枝改性二氧化钛(g-TiO_2),采用溶液共混的方法制备出聚左旋乳酸(PLLA)和g-TiO_2复合物。通过扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、紫外-可见吸收光谱仪和动态力学分析仪等技术系统研究了g-TiO_2的加入对PLLA结构和性能的影响。结果表明,在辛酸亚锡做催化剂的条件下,乳酸低聚物可接枝到纳米TiO_2的表面,接枝率为6.5%。TiO_2经过表面接枝改性后,在乙醇分散体系中团聚粒子的平均粒径由93 nm降低为58 nm。在质量分数低于1.5%时,g-TiO_2在PLLA中的分散性显著提升,可均匀分散在基体中。g-TiO_2的加入可提高PLLA的结晶速率和结晶度,同时可改善PLLA的抗紫外性能和储能模量。

银/聚吡咯/二氧化钛复合纳米粒的制备与结构表征

以钛酸四丁酯、硝酸银和吡咯为原料采用溶胶-凝胶法制备了银/聚吡咯/二氧化钛(Ag/PPy/TiO2)复合纳米粒,考察了PPy单体用量、原料配比等因素对制备复合纳米粒的影响。运用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱仪(FTIR)等测试方法对复合纳米粒进行了表征。结果表明,Ag/PPy/TiO2复合纳米粒具有棒状的核壳结构,聚吡咯包覆在Ag和TiO2纳米粒子的表面。

聚吡咯复合二氧化钛纳米颗粒固相微萃取纤维的制备及应用

为了开发一种用于环境水样中痕量氯酚类化合物样品预处理及灵敏检测的方法,以钛丝表面原位阳极氧化生成的二氧化钛纳米颗粒为基体,在石英管式炉内高温退火后,通过电聚合吡咯组装得到新型聚吡咯复合二氧化钛纳米颗粒纤维(PPy@TiO_(2)NPs/Ti),用于固相微萃取(SPME)氯酚类污染物。讨论了吡咯单体浓度、聚合电压、聚合时间对吡咯电化学聚合的影响。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线光谱(EDS)进行纤维表面形貌和成分分析。PPy@TiO_(2)NPs/Ti纤维涂层兼具二氧化钛和聚吡咯纤维的优点,与单独的聚吡咯和二氧化钛涂层相比,具有萃取效率高、机械稳定性好和使用寿命长等优点。将PPy@TiO_(2)NPs/Ti纤维与带紫外检测器的高效液相色谱联用测定实际水样中的多氯酚(CPs),结果表明所制备的纤维对一些CPs具有良好的萃取能力。试验对影响该纤维SPME酚类化合物的影响因素进行了优化。在最佳的萃取条件下,该纤维对CPs萃取分析的特征数据如下:回归方程线性相关性(R^(2))大于0.9965,检出限(LOD,信噪比为3)和定量限(LOQ,信噪比为10)的范围分别为0.008~0.026μg/L和0.03~0.09μg/L,单个纤维测定5次和3个纤维平行测定得到的相对标准差(RSD)数值范围分别在3.5%~5.8%和4.6%~7.2%。对实际水样黄河水、废水和自来水中的酚类化合物测定并加标分析,平均回收率在89.7%~112%。与商品纤维相比,该纤维萃取效率高,操作性强,可灵敏测定复杂环境样品中的CPs。这种新型纤维具有化学稳定性和制备复制性好的特点。

电化学合成聚吡咯-二氧化钛复合膜及其防腐蚀性能

目前鲜见对电化学原位生成的聚吡咯(PPy)-二氧化钛复合膜的系统研究。采用循环伏安法,在316不锈钢表面原位生成聚吡咯-二氧化钛(PPy-TiO_2)复合材料。FT-IR分析表明,通过电化学法可以在不锈钢表面生成PPy-TiO_2复合膜。利用SEM分析了PPy膜层与PPy-TiO_2膜层表面形貌,分别将316不锈钢、316不锈钢/PPy、316不锈钢/PPy-TiO_2浸泡至3.5%(质量浓度)Na Cl水溶液中,采用开路电位-时间(EOCP-t)曲线、电化学阻抗谱(EIS)考察了不同浸泡时间下PPy膜层与PPy-TiO_2复合膜层对金属的防护效果。结果表明:生成的PPy-TiO_2膜层具有更加均一的表面状态;在浸泡初期(15 min)与浸泡60 min后,相对于PPy膜层,PPy-TiO_2膜层具有较高的膜层电阻与较低的膜层电容,PPy-TiO_2的防护效果优于PPy。

聚吡咯包覆二氧化钛纳米自修复微胶囊制备及其形成机制

目的以聚吡咯为有机囊壁、纳米二氧化钛为无机囊芯制备粒径均一的纳米级自修复微胶,并探讨其形成机制。方法采用化学氧化法于超声环境中制备出有机/无机复合自修复微胶囊,利用SEM、FT-IR和XRD等方法,研究了不同制备工艺对微胶囊粒径、形貌、结构的影响。结果阴离子型表面活性剂更有利于聚吡咯在二氧化钛颗粒表面包覆,在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和超声波作用下,吡咯单体以纳米二氧化钛为核心聚合,形成具有纳米晶结构的聚吡咯囊壁,进而获得粒径均一、直径约为100 nm的球形PPy-TiO_2复合纳米微胶囊。结论由于阴离子表面活性剂在二氧化钛粉体表面的化学吸附,形成了有机修饰层,从而可在有效抑制纳米二氧化钛自身团聚的同时,促进吡咯单体在其表面的包覆聚合。

聚吡咯/还原氧化石墨烯复合物的合成及电容性能

通过原位聚合方法制备不同配比的聚吡咯/氧化石墨(PPy/GO)复合物,将其用NaBH4还原得到聚吡咯/还原氧化石墨烯(PPy/RGO)复合物,采用X射线衍射、红外光谱和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对其结构和形貌进行物理表征。采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗等电化学方法系统研究了所制备样品的电化学性能。实验结果表明,在电流密度为0.5 A/g、吡咯(Py)与GO质量比为95∶5时,得到的复合物还原前后比电容分别可达401.5和314.5 F/g,远高于单纯的GO(34.8 F/g)和PPy(267.5 F/g)。经过1200圈循环稳定性测试后,PPy/RGO复合物比电容保持了原来的62.5%,与PPy和PPy/GO(电容保持率分别为16.8%和46.4%)相比,PPy/RGO表现出更好的循环稳定性能,有望成为超级电容器电极材料。

二氧化钛纳米粒子-氧化石墨烯/聚酰亚胺混合基质膜的原位聚合及气体渗透性能

以钛酸四丁酯为前驱体,采用浸渍-沉淀法制备二氧化钛纳米粒子-氧化石墨烯(TiO_2-GO)复合物,再将TiO_2-GO复合物与4,4'-(六氟异亚丙基)邻苯二甲酸酐和4,4'-二氨基二苯醚通过原位聚合构建TiO_2-GO/TiO_2-GO/PI(聚酰亚胺)混合基质膜,用于CO_2的渗透脱除.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热失重(TG)和Zeta电位等表征了TiO_2-GO复合物和TiO_2-GO/PI混合基质膜的形貌与结构;探讨了TiO_2掺杂量对TiO_2-GO复合物及TiO_2-GO/PI混合基质膜的结构和气体渗透性能的影响.结果表明,TiO_2-GO复合物中TiO_2纳米粒子较均匀地沉积在GO片层上,TiO_2纳米粒子在形成的同时破坏了GO的结构,使其无序度增加.TiO_2的掺杂对TiO_2-GO/PI混合基质膜的形貌与结构影响较小,但提升了TiO_2-GO/PI混合基质膜的CO_2和N2渗透性能.但过量的掺杂使TiO_2粒子在GO片层上团聚,从而导致TiO_2-GO复合物在混合基质膜中的分散性变差,CO_2渗透性及CO_2/N2渗透选择性降低.当TiO_2掺杂质量分数为30%时,TiO_2-GO/PI混合基质膜的CO_2渗透性为360 Barrer[1 Barrer=10^(-10)cm^3(STP)·cm/(cm^2·s·cm Hg)=7.5×10^(-14)cm^3(STP)·cm/(cm^2·s·Pa)],CO_2/N_2的渗透选择性可达31.

聚吡咯/纳米二氧化钛的制备及电化学性能

采用化学原位聚合的方法制备了聚吡咯/二氧化钛(PPy/TiO2)复合物,其中聚吡咯和二氧化钛的质量比分别为1∶1、2∶1、3∶1、4∶1,将其作为电化学超级电容器的电极材料,采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了PPy/TiO2的形貌和相组成,通过电化学测试研究了PPy/TiO2的电化学性能.结果表明:TiO2均匀地包覆在PPy基体中,PPy/TiO2的电化学性能明显优于纯PPy;当PPy与TiO2的质量比为3∶1时复合材料的电化学性能最佳,即在2 A/g充放电电流密度下,其比电容达到了255.68F/g,比纯PPy提高了2倍左右;在1A/g充放电电流密度下,循环充放电1000圈之后PPy/TiO2的比电容保持率为87.2%,纯PPy的比电容保持率仅为46.9%.

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。

石墨烯／聚3，4-乙烯二氧噻吩复合物的电化学制备及其在超级电容器中的应用

首次提出了一种在离子液体中在石墨烯表面用恒电流法聚合3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)单体制备石墨烯/聚3,4-乙烯二氧噻吩(石墨烯/PEDOT)复合物的方法。用原子力显微镜、扫描电镜等技术表征证明石墨烯/PEDOT复合物是由PEDOT纳米谷粒状颗粒分散在石墨烯片表面而组成的。将该复合物用作超级电容器电极材料时,在1.0 A.g-1的充放电比电流下得到的比电容值为181 F.g-1。同时,该材料还显现出较好的充放电可逆性和稳定性。

聚吡咯纳米复合材料的研究进展

聚吡咯具有较大的比电容、较高的电导率、较好的化学稳定性等诸多优点,被认为是最有可能实现工业化生产的导电聚合物。然而,常规块状聚吡咯通常在电学、光学和生物学特性方面存在不足,而纳米结构聚吡咯由于明确的纳米结构和更大的表面积,具有特殊的电化学活性、改善的光学性能和良好的生物相容性。此外,面对日新月异的科技发展,单一的聚吡咯纳米材料已经不足以应对各方面的应用需求,而聚吡咯纳米复合材料保留了单个组分的功能以及与其他功能材料集成时的协同效应,可以同时具备几种材料各自的优点,从而大大拓宽聚吡咯的应用范围。本文综述了聚吡咯纳米复合材料的研究进展,介绍了五种类型的聚吡咯纳米复合材料,基于其优异的导电性和可逆的氧化还原等性能,结合近几年的文献,介绍了聚吡咯纳米复合材料在储能、生物医学、吸附和杂质去除、电催化、吸波材料、传感器和腐蚀防护领域的应用,最后展望了这一研究领域目前所面临的挑战和机遇。

石墨烯接枝聚吡咯复合物的原位合成及其电容特性研究

采用化学接枝法原位合成了石墨烯接枝聚吡咯复合物,对复合物的结构、形貌、导电率以及比电容值进行了测试和表征。结果表明制备的石墨烯接枝聚吡咯复合物中,石墨烯与吡咯单体间产生了紧密的化学键结合,吡咯在石墨烯层片上均匀分布,石墨烯片层间的吡咯大量成链并与石墨烯层片相互连接,测得复合物的电导率为3.32 S/cm,比电容值可以达到284 F/g,相比于纯聚吡咯的186 F/g的比电容值提高了52%,具有优异的电容特性。

氧化石墨烯/聚吡咯插层复合材料的制备和电化学电容性能

以FeCl3-甲基橙(MO)为模板,通过化学原位聚合法成功制备出氧化石墨烯/聚吡咯(GO/PPy)插层复合材料.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等测试技术对复合材料进行物性表征.此外,利用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗测试方法对复合材料在两种不同水系电解液(1mol·L-1Na2SO4和1mol·L-1H2SO4)中的电化学性能进行了研究.结果显示:氧化石墨烯和聚吡咯表现出各自优势并发挥协同作用,使得GO/PPy插层复合材料在中性和酸性电解液中都显示出可观的比电容.电流密度为0.5A·g-1时,GO/PPy插层复合材料在Na2SO4和H2SO4电解液中的比电容分别为449.1和619.0F·g-1,明显高于纯PPy的比电容.经过800次循环稳定性测试后,两种不同电解液中,复合材料初始容量的保持率分别为92%和62%.其中酸性电解液体系中初始容量更大,而中性溶液中具有更稳定的循环性能.

不同无机酸对聚吡咯/TiO_2复合物的吸附性能影响

考察了不同无机酸对PPy/TiO_2复合物吸附性能的影响。首先分别在HNO3、H2SO4和H3PO4体系中合成了聚吡咯(PPy)/TiO_2复合物(分别简写为N-PPy/TiO_2、S-PPy/TiO_2和P-PPy/TiO_2)。以红外光谱、热重分析、Zeta电位、比表面积分析和扫描电镜等测试方法对复合物的物理化学性能进行了表征。接着以几种合成的复合对阴离子染料酸性红G和阳离子染料亚甲基蓝进行吸附研究,发现无机酸对合成的复合物的吸附性有较大的影响。几种复合物均可在30min内达到吸附平衡,并且可以重复使用6次以上吸附量没有明显的降低。其中S-PPy/TiO_2的吸附性能最好,其对ARG和MB的最大吸附量分别达到218.34mg/g和314.68mg/g。复合物对染料的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温式。对S-PPy/TiO_2进行吸附热力学研究表明,其对染料的吸附过程为熵增的自发过程。

吡咯在一些聚合物基质中聚合生成导电高分子复合物的研究

用电化学氧化聚合方法将吡咯在聚氨酯(PU)、聚已内酰胺(Nylon 6)、聚芳砜酰胺(PSu)及聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)等绝缘聚合物中聚合生成聚吡咯(PP_y)的高分子复合物PU/PP_y、Nylon 6/PP_y、PS_u/PP_y、PPTA/PP_y等。它们具有良好的电导率及力学性能、报导了他们的制备方法及电导率、力学性能、电化学活性、扫描电镜、X-射线衍射的表征。

基于3,4-乙烯二氧噻吩和吡咯-3-甲酸的共聚物薄膜的制备、表征及电致变色性能

以3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)和吡咯-3-甲酸(P3C)为共聚单体,EDOT和P3C分别按物质的量比1∶1,3∶1,5∶1,10∶1配比,通过电化学聚合制得了4种聚(3,4-乙烯二氧噻吩-吡咯-3-甲酸)薄膜,并依次命名为P(EDOT∶P3C)-1,P(EDOT∶P3C)-3,P(EDOT∶P3C)-5和P(EDOT∶P3C)-10.光谱电化学测试结果表明,4种共聚物薄膜都具有优良的电致变色性能,同时具有较好的电化学活性和较高的光学对比度.与聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)相比,P(EDOT∶P3C)能展示更丰富的颜色变化,如P(EDOT∶P3C)-1薄膜随着电压的变化,可呈现从暗红色、浅褐色、灰蓝色到蓝色的变化.此外,基于EDOT和P3C以及钛氧簇[Ti_7(OEt)_(19)O_5(CoBr)],我们还设计合成了含钛共聚物薄膜P(EDOT∶P3C)-1-Ti,该薄膜不仅具有电致变色性能,而且还具有电催化氧化水的活性.

聚吡咯/氧化石墨烯层状复合材料的制备及其在超级电容器中的应用(英文)

通过将吡咯单体在低温下与氧化石墨烯进行原位聚合,获得聚吡咯/石墨烯(Ppy/CRGO)复合材料.采用场发射电子显微镜(FESEM)、红外(FT-IR)和热重分析(TGA)对复合物的表面形貌、结构进行表征.FESEM结果表明,通过控制氧化石墨烯(GO)和吡咯单体的质量比例,可以对复合物的层状和厚度进行调控.FT-IR和TGA结果表明,聚吡咯(Ppy)是通过化学键合的方式与氧化石墨烯复合在一起.通过机械冷压法将粉末状Ppy/CRGO复合物压成圆片电极,并探讨了石墨烯和聚吡咯复合比例、反应时间、烘干温度和孔隙率等因素对Ppy/CRGO复合物电极的电学和电化学性能的影响.结果表明,Ppy与CRGO质量比为10∶1所制得的Ppy/CRGO复合物的电容量为421 F·g-1,通过在电极中引入孔隙,电容量能进一步提升为509 F·g-1.

聚(苯胺-吡咯)共聚物/Fe_3O_4网状纳米纤维复合物的制备及其吸波性能

在十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)存在下,将苯胺(An)与吡咯(Py)单体在Fe3O4磁流体中原位化学氧化共聚制备了PAn-co-PPy/Fe3O4网状纳米纤维复合材料。通过改变CTAB的浓度、An/Py单体的配比及Fe3O4磁流体的用量可以调控纳米纤维复合物的形貌结构和电磁性能。采用SEM、TEM、XRD、FT-IR、TG、电导和磁性能测试技术对复合物的结构和性能进行了表征和测试。通过矢量网络分析仪获得了试样在2～18GHz范围的复介电常数和复磁导率,经计算获取了相应的微波反射损耗曲线。结果表明,当CTAB的浓度为42mmol/L时,所得共聚复合物呈现规则的网状纳米纤维结构。ω(Fe3O4)=22.1%时,其饱和磁化强度为14.8emu/g。XRD证实了Fe3O4存在于共聚复合物中。FT-IR表明,共聚复合物中PAn和PPy的主要特征吸收峰均向低波数方向移动;PAn-co-PPy/Fe3O4具有比PAn、PPy、PAn-co-PPy、PAn/Fe3O4及PPy/Fe3O4更优越的微波吸收性能;ω(Fe3O4)=12.4%的样品在9.0GHz处具有最大的反射损耗为-36.5dB,损耗超过-10dB的频带宽度达4.7GHz。