手性聚苯胺纳米纤维的电化学制备

采用恒电位电聚合法制备了樟脑磺酸(CSA)掺杂的旋光异构性聚苯胺(PANI)纳米纤维.用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和圆二色光谱(CD)对PANI纳米纤维的形貌和光学性质进行表征,结合电聚合溶液胶束平均粒径和ζ电位的测定,研究了具有旋光异构性PANI纳米纤维的形成机理和具有增强旋光异构性的原因.所制备的PANI纳米纤维具有无双螺旋结构,其形貌不随着苯胺浓度的改变而变化.不同手性樟脑磺酸掺杂制备的PANI纳米纤维具有镜像对称的旋光异构性,且具有较高的椭圆偏振率.这种手性PANI纳米纤维的颜色和旋光性均可通过化学掺杂/去掺杂或电化学掺杂改变氧化还原态而呈现可逆变化.

聚苯胺纳米纤维修饰石墨箔电极的制备及电化学性能

以石墨箔(GF)为工作电极,采用循环伏安法(CV),通过电化学聚合,制备了聚苯胺(PANI)纳米纤维修饰GF电极(Nano-PANI/GF).利用红外光谱(FTIR)研究了Nano-PANI/GF修饰电极上聚合物的组成,利用扫描电镜(SEM)观测了Nano-PANI/GF修饰电极的表面形貌.利用循环伏安法研究了Nano-PANI/GF修饰电极在0.1 mol/L磷酸盐缓冲溶液(pH=6.9)中的电化学活性,发现Nano-PANI/GF修饰电极在中性溶液中有良好的电化学活性.Nano-PANI/GF修饰电极对抗坏血酸(AA)电化学氧化的催化作用结果表明,在0.2 V(vs.SCE)电位下,在浓度范围1.7～2.0×103μmol/L内,抗坏血酸的氧化电流与浓度呈良好线性关系,线性方程式为y=0.00013x+0.0031.修饰电极对抗坏血酸的最低检测限为1.7μmol/L(S/N=3).

基于聚苯胺纳米纤维的气体传感元件构建及传感性能

在丝网印刷碳电极的0.125 mm绝缘带上直接铺展微观孔径为300～400 nm的聚苯胺(PANI)纳米纤维(直径60 nm)薄膜,构建气体传感元件。通过监测甲苯、乙醇及二氯甲烷蒸气对气体传感元件电阻的影响研究其对挥发性有机溶剂蒸气的传感性能。利用扫描电镜(SEM)分析研究了PANI纳米纤维的形貌。

掺聚苯胺纳米纤维的水性环氧树脂涂料的防腐性能研究

以掺聚苯胺纳米纤维的水性环氧树脂涂料为研究对象,从聚苯胺纳米纤维的导电性和电活性、掺聚苯胺纳米纤维的水性环氧树脂涂料防腐性能和Q235钢锈层的物相特征三个方面进行研究和分析。研究表明,聚苯胺纳米纤维具有强的水溶性、高达0.12 S/cm的电导率和可逆的氧化-还原活性等特性,因而适合作为水性防腐蚀涂料的缓蚀剂。由于聚苯胺的纳米结构和独特的可逆氧化还原性质,仅掺入0.6%的聚苯胺纳米纤维就能够很大程度地改善水性环氧树脂涂料防腐性能。

聚苯胺纳米纤维的制备与电化学性能

以苯胺为单体、樟脑磺酸为掺杂剂,采用水热法制备了聚苯胺纳米纤维。利用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜对聚苯胺进行了结构和形貌表征。在1 mol/L H2SO4电解液中,采用循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等测试技术,对聚苯胺的电化学性质进行了研究。结果表明,成功合成了直径约为50 nm^80 nm的聚苯胺纤维;当电流密度从0.5 A/g(486 F/g)增大到2 A/g(363 F/g)时,聚苯胺的比电容仍达到363 F/g,比电容保持率为74%,并且表现了出较小的内阻。可见,制备的聚苯胺纳米纤维具有较高的比电容和良好的倍率特性,在电化学电容器中有潜在的应用价值。

聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合物的制备及其电化学性能

以氧化石墨烯(GO)为基体,采用界面聚合法制备了聚苯胺纳米纤维/氧化石墨烯的复合物(PA-NI/GO),经水合肼还原和APS再氧化得到聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合物(PANI/GR)。用FT-IR、UV-Vis、XRD、SEM和TEM对复合物的结构和形貌进行表征,结果表明氧化石墨烯不仅为苯胺提供了聚合的基体,同时对聚苯胺有掺杂作用,聚苯胺纤维夹在片状石墨烯之间呈现"三明治"结构。通过循环伏安和恒流充放电测试发现,PANI/GR复合材料表现出双电层电容和法拉第赝电容双重特点,受协同效应的作用,在电流密度为400mA/g时,比容量高达460F/g,呈现出优异的电化学活性。

氧化剂用量和酸浓度对聚苯胺纳米纤维结构和电性能的影响

采用界面聚合法制备了聚苯胺纳米纤维,详细研究了不同氧化剂/单体摩尔比和盐酸浓度对制得聚苯胺的形貌、分子结构和电导率的影响。结果表明:界面聚合过程中,较低的氧化剂/单体摩尔比(≤1∶4)和较高的盐酸浓度(≥1 mol/L)有利于生成结构规整和较高电导率的聚苯胺纤维;而在氧化剂用量较高和盐酸浓度较低时,聚苯胺纤维形成的同时,伴随着吩嗪类物质和苯胺齐聚物的生成,产物呈现聚集结构,其电导率也较低。

聚苯胺纳米纤维@还原氧化石墨烯纳米卷复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

针对聚苯胺作为赝电容超级电容器电极材料时存在循环稳定性差的问题,设计利用还原氧化石墨烯纳米卷包裹聚苯胺纳米纤维.采用高沸点有机溶剂辅助冷冻干燥法制备了聚苯胺纳米纤维@还原氧化石墨烯纳米卷复合材料,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱分析仪、傅里叶变换红外光谱以及X-射线衍射等对该复合材料的形貌、组成和结构进行表征,并采用循环伏安、恒流充放电、电化学阻抗等方法对其电容性能进行研究.结果表明,利用高沸点有机溶剂辅助冷冻干燥法能够成功将聚苯胺纳米纤维包裹进氧化石墨烯纳米卷中,最终将氧化石墨烯还原后得到聚苯胺纳米纤维@还原氧化石墨烯纳米卷复合材料;该复合材料经过5000次循环充放电后电容量保持率达到75%;当复合材料中的聚苯胺纳米纤维质量分数为67%时,该复合材料在2.2 A/g的电流密度下,质量比电容达到639 F/g,表现出优异的电容性能.

聚苯胺纳米纤维/Fe_3O_4纳米粒子磁性复合材料对水中痕迹量Pb^(2+)的吸附及快速分离性能

用静电自组装的方法制备聚苯胺纳米纤维/Fe3O4纳米粒子多功能复合材料,并研究该材料在水体系中对重金属离子的吸附及快速磁分离性能.结果表明:聚苯胺纳米纤维/Fe3O4纳米粒子多功能复合材料在水溶液中大部分稳定存在,不溶解也无明显团聚现象,对重金属离子有较好的吸附性能;HNO3溶液可将重金属离子从聚苯胺纳米纤维/Fe3O4纳米粒子多功能复合材料上解吸附以实现重复使用,且该解吸过程不破坏其物理结构.

Fe_3O_4/聚苯胺纳米纤维的紫外光辅助化学氧化聚合法合成

以苯胺为单体、过硫酸铵为氧化剂,采用紫外光辅助化学氧化聚合法制备了Fe_3O_4/聚苯胺(PANI)纳米纤维.借助X-射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电镜、透射电镜、振动样品磁强计等对Fe_3O_4/PANI纳米纤维进行了表征,并研究了溶液pH和氧化剂浓度对产物化学组成和形貌的影响.结果表明,溶液p H和氧化剂浓度对产物的化学组成和形貌有显著的影响,降低p H值和提高氧化剂浓度均有利于提高Fe_3O_4/PANI纳米纤维的产率和形貌的规则程度,降低Fe_3O_4暴露在聚苯胺表面的程度.制备所得Fe_3O_4/PANI纳米纤维的磁含量为24.5%,在室温下呈现铁磁性.最后,推测了该磁性纳米纤维的形成机理.

等离子体引发聚合制备聚苯胺纳米纤维及其在柔性传感器方面的应用

以等离子体引发聚合的方式在高浓度下得到高产率的聚苯胺(PANI)纳米纤维,并将PANI纳米纤维与聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合制备了柔性应变传感器。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、电化学性能测试手段等表征了聚苯胺纳米纤维的结构、组成以及传感器的性能。结果表明,等离子体处理时间的增加,聚苯胺纳米纤维的长径比会逐渐减小,聚苯胺的氧化程度和结晶度会逐渐提高,而产率则呈现出先增后降的趋势;聚苯胺纳米纤维浓度越高,传感器灵敏度越低,稳定性越好。

聚苯胺纳米纤维的合成及表征

以D-樟脑磺酸为掺杂剂,十二烷基苯磺酸钠为软模板,过硫酸铵为氧化剂,在水溶液体系中通过苯胺原位聚合制备得到聚苯胺纳米纤维,对其进行了紫外和红外的表征,并使用SEM对其形貌进行了观测。进一步研究结果表明,樟脑磺酸的掺杂可促进聚苯胺纳米纤维的形成,并同时起到掺杂剂和软模板的双重作用;通过控制反应的时间,可调节产物的形貌结构。

基于聚苯胺纳米纤维复合膜界面构建电化学细胞传感器及其对癌细胞的识别检测

合成了聚苯胺纳米纤维,直径在50～70 nm之间;基于静电作用构建聚苯胺纳米纤维-纳米金复合膜界面,并在此界面上层层组装修饰叶酸分子,构建叶酸功能化传感界面,基于叶酸分子与癌细胞表面过量表达的叶酸受体之间的特异性识别作用,将此传感界面应用于对癌细胞的识别和捕获。结果表明:叶酸功能化传感界面能够特异性识别和捕获叶酸受体过量表达的癌细胞。采用电化学阻抗技术,以HeLa细胞为模型,应用于对癌细胞的识别和检测,细胞在1.0×104～6.4×106cells/mL浓度范围内与阻抗变化值ΔRct呈良好的线性关系;检出限为2000 cells/mL。本方法简单、快速灵敏、重现性和稳定性良好;制备的传感器可以再生使用。

导电聚苯胺纳米纤维对聚乙烯／炭黑复合体系电阻行为的影响

采用水溶液氧化聚合和热掺杂相结合的技术制备十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺(PANI-DBSA)纳米纤维,并将PANI-DBSA纳米纤维与低密度聚乙烯(LDPE)和炭黑(CB)进行熔融共混制得PANI-DBSA/LDPE/CB导电复合材料,研究了PANI-DBSA纤维的引入对导电复合材料电阻行为的影响。结果表明,添加PANI-DBSA纳米纤维,复合材料的逾渗阀值移向较低炭黑含量,复合材料的PTC强度得到一定程度的提高,复合材料的电阻率-温度曲线的热循环稳定性得以改善。

聚苯胺纳米纤维、纳米线的可控制备方法

提出了一种全新的聚苯胺纳米纤维、纳米线的可控合成方法,本方法的最大特点是只需要简单地改变聚合温度就能调控聚苯胺一维纳米材料的形貌。另外,本方法可采用的氧化剂范围宽,如可采用不同浓度的过硫酸铵(APS)溶液,FeCl_3,H_2O_2,甚至AgNO_3溶液。当选用AgNO_3或HAuCl_4作为氧化剂时,用本方法合成的聚苯胺纳米纤维分别镶嵌着Ag或Au纳米颗粒。选用不同的氧化剂制得的聚苯胺纳米纤维形貌相同,它们互相缠结,形成空间纤维网络,其长度为500nm到几微米。纳米纤维的直径可以通过选用不同的氧化剂的种类以及苯胺单体与氧化剂的浓度来进行调控。选用不同的掺杂酸,以及在搅拌的情况下采用本方法也能制备聚苯胺纳米纤维。也就是说,这种制备聚苯胺一维纳米材料的方法不但操作简单,无需模板剂,而且可控性好,具有很强的普适性。如果改变聚合温度,将聚合温度从室温变化到0℃或0℃以下,采用本方法制得的聚苯胺则为形貌均匀纳米线,其长度>10微米,直径则可通过聚合温度、苯胺与氧化剂的比例以及氧化剂的种类来调控,大约在100～400nm范围内可控。对已合成的聚苯胺纳米纤维以及纳米线采用红外光谱,紫外可见光谱以及X射线衍射等现代分析测试技术进行了一系列的表征,表明此方法合成的聚苯胺一维纳米材料的化学性质与文献相同,说明光辐射不会引起材料的劣化。

聚苯胺纳米纤维/锂锌铁氧体复合吸波材料的制备与性能

采用溶胶-凝胶法制备锂锌铁氧体（Li_（0.435）Zn_（0.195）Fe_（2.37）O_4,LZFO）,界面聚合法制备纯聚苯胺（PANI）和PANI纳米纤维/LZFO复合材料。通过SEM、XRD、FTIR和矢量网络分析（PNA）等对材料的物相、结构和吸波性能进行了表征和分析。结果表明：制备出的样品分别为PANI、LZFO和不同配比的PANI纳米纤维/LZFO复合材料。在2～18GHz范围内,PANI纳米纤维/LZFO复合材料的电磁波反射率〈-10dB的波段有2个,吸波性能较纯PANI和LZFO有了很大提高,并且拓宽了吸波频带,当PANI纳米纤维/LZFO复合材料中PANI纳米纤维的质量分数为10%,其综合吸波性能最佳,电磁波反射率〈-10dB的波段分别为2.5～5.5GHz波段和14.5～16.5GHz波段,最大吸收峰可达到-33.8dB。而PANI和LZFO在电磁波反射率〈-10dB的波段只有1个。因此通过PANI纳米纤维接枝铁氧体,可调节电磁参数,提高材料的吸波性能。

纳米纤维聚苯胺在电化学电容器中的应用

采用脉冲电流方法(PGM)合成了具有纳米纤维结构的导电聚苯胺(PANI).扫描电子显微镜对膜层观察表明,PANI膜是由直径约为100 nm的掺杂态聚苯胺纤维交织而成.以纳米纤维状聚苯胺组成电化学电容器,研究了其电化学电容性能,并与恒电流方法(GM)制备的颗粒状PANI电容器性能进行了比较.结果表明,在相同的沉积电量下,PGM制备的纳米纤维状PANI电化学电容器比颗粒状PANI电化学电容器具有更大的电容容量,其电化学电容器的比电容可高达699 F·g～1,能量密度为54.6 Wh·kg-1.并且该电化学电容器具有良好的充放电性能和循环寿命.

Pt微粒修饰纳米纤维聚苯胺电极对甲醇氧化电催化

以脉冲电流法制备的纳米纤维状聚苯胺(PANI)为Pt催化剂载体,用它制备了甲醇阳极氧化的催化电极Pt/(nano-fibularPANI).研究结果表明,Pt/(nano-fibularPANI)电极对甲醇氧化具有很好的电催化活性,并有协同催化作用.在相同的Pt载量条件下,Pt/(nano-fibularPANI)电极比Pt微粒修饰的颗粒状聚苯胺电极Pt/(granularPANI)具有更好的电催化活性.此外,Pt的电沉积修饰方法同样影响Pt/(nano-fibularPANI)电极对甲醇氧化的催化活性.脉冲电流法沉积Pt形成的复合电极较循环伏安法电沉积得到的Pt复合电极具有更优异的催化活性.

酸掺杂纳米聚苯胺纤维的制备及酯化性能研究

采用快速混合法制备了各种酸（硫酸、盐酸、硝酸及乙酸等）掺杂的纳米聚苯胺纤维，扫描电子显微镜分析结果表明获得的聚苯胺纤维的直径在50~200 nm之间，酸掺杂类型对聚苯胺纤维的形貌影响不大。红外光谱及紫外可见光谱分析表明所得聚苯胺为掺杂态。以正丁醇和冰乙酸反应合成乙酸正丁酯为目标反应，考察催化剂制备条件对其活性的影响规律，结果表明掺杂酸为硫酸，其摩尔浓度为2.0mol/L，苯胺摩尔浓度为0.3mol/L，过硫酸按与苯胺的摩尔浓度比为1：2时，在相同反应条件下，乙酸正丁酯的收率最大，达65.66%。

纳米聚苯胺纤维的开发与应用进展

介绍了纳米聚苯胺纤维的性能、生产的主要技术路线和最佳操作条件及有关进展情况。对工业化运行的主要纳米活性炭纤维生产工艺的技术特点进行了具体分析和总结,阐述了国内外研究开发的现状和发展趋势,探讨了扩大应用范围的前景与市场需求。