掺杂酸对PANI多孔膜/银颗粒复合材料形貌及SERS性能的影响

基于化学还原法,通过聚苯胺多孔膜还原硝酸银溶液制备得到银颗粒.本文设定室温下,硝酸银溶液浓度与反应时间为非变量,通过改变掺杂酸种类来调控生成银颗粒的形貌.实验选用磷酸、丁二酸、乳酸、对甲基苯磺酸为掺杂酸,分别制得了立方体、玫瑰花、月季花、枫叶状的银颗粒.研究表明,掺杂酸可以诱导形成不同形貌的银颗粒,且以不同生成材料为基底时,其SERS性能也不同.     

硅片上Ag@Au核壳结构纳米颗粒的制备及其SERS性能

为获得一种高效和具有一定化学稳定性的表面增强拉曼散射(SERS)基底,文中通过离子溅射的方法在Ag纳米颗粒表面覆盖6 nm和10 nm的Au层,形成Ag@Au核壳结构(分别命名为Ag@Au6/Si和Ag@Au10/Si)。利用场发射扫描电子显微镜观察Ag颗粒和Ag@Au颗粒的尺寸及颗粒间隙的变化;采用共聚焦显微拉曼光谱仪测试罗丹名6G(R6G)分子在不同基底上的拉曼光谱,对比三种基底在探测R6G溶液时的SERS光谱的强度差别,计算了最佳基底的增强因子;将基底浸泡在0.5 mol·L~(-1)的双氧水中1 h之后,测试其SERS光谱强度下降程度,以此评价基底的化学稳定性。研究结果表明:Ag颗粒表面溅射了Au层后,颗粒尺寸随金层厚度的增加而逐步增加,Ag@Au10基底中颗粒间隙尺寸降低到10 nm以内。三种基底之上,保持相同的R6G溶液浓度时,R6G分子的光谱强度的顺序为Ag@Au10/SiAg@Au6/SiAg/Si,即Ag@Au10/Si基底具有最佳的增强效果,其增强因子可达2.2×10~6。Ag纳米颗粒基底在双氧水中浸泡后,SERS增强性能完全消失;Ag@Au10/Si和Ag@Au6/Si的SERS光谱强度分别下降了46.2%和81.6%,说明Au层起到了保护Ag颗粒不被腐蚀的作用,且Au层越厚,耐化学侵蚀性能越佳。在SERS检测中,Ag@Au10/Si基底具有较高的灵敏度和较高的化学稳定性,此基底具有应用于SERS领域的潜在可能性。     

树枝状Ag基底的制备及其SERS活性研究

研究了一种表面增强拉曼散射(SERS)活性Ag基底的制备新方法。通过电化学方法和液相生长方法相结合在金属Al表面制备SERS活性Ag膜。用扫描电子显微镜(SEM)表征Ag膜的表面形貌,以结晶紫(C25 H30N3Cl·H2O)为拉曼探针分子,研究了基底的SERS增强效果。研究表明:结晶紫分子吸附在Ag膜表面的SERS强度随电沉积时间的增加呈现先增强后减弱的趋势;进一步的Ag增强剂和引发剂的混合溶液对电沉积Ag膜的浸泡处理可以调节基底Ag膜的结构形态,增强电沉积基底Ag膜的SERS活性。     

聚苯胺分子印迹碳电极识别2,4-D的电位法研究

在含有2,4-二氯苯氧乙酸分子模板的有机相中电化学聚苯胺修饰碳纤维簇电极,获得电化学非活性的分子印迹聚苯胺膜修饰碳纤维簇电极。以开路电位法研究了该电极的开路电位行为。对含有2,4-二氯苯氧乙酸分子的电解质溶液的识别响应。在KCl支持电解质溶液中的电位-时间曲线为扩散-双电层形成行为,而其微分曲线反映出电解质进入聚苯胺膜的复杂情况。在含有2,4-二氯苯氧乙酸分子的溶液的响应为简单的扩散,分子-膜空穴相互作用以及双电层建立情况。该修饰电极的起始电位与最高电位差在2.8×10-11~2.8×10-6 mol/L浓度范围内与2,4-二氯苯氧乙酸浓度的对数呈线性关系,斜率为54.5mV/log(c),检测限为0.006 2μg/L,属于能斯特响应。结果表明,该电极可以用于2,4-二氯苯氧乙酸检测。     

聚苯胺@多孔羰基铁粉/多壁碳纳米管复合材料吸波性能研究

制备了导电高分子聚苯胺包覆多孔羰基铁粉(PANI@多孔CIP)/多壁碳纳米管(MWCNT)吸波复合材料,利用振动样品磁强计(VSM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和网络分析仪,分别研究了不同填料质量分数的复合材料微观结构及吸波性能。结果表明,聚苯胺原位聚合可以很好地包覆在PCIP表面。在1~18GHz范围内,当多壁碳纳米管质量分数保持5%不变时,随着PANI@多孔CIP质量分数从20%增加到40%时,厚度为2.5mm的复合材料反射损耗峰由-7.8dB增加到-31.5dB;当PANI@多孔CIP质量分数为40%,厚度为2.5mm时,复合材料反射损耗在-10dB以下带宽约为3.1GHz。     

磁性Fe⁃Au复合材料的制备及SERS性能

表面增强拉曼散射光谱(SERS)是一种广泛应用于低浓度分子物种识别并且能够提供结构信息的技术。SERS检测中基底纳米材料的颗粒大小、形状和空间分布对检测结果有着重要影响。探索制备新型纳米结构可以为SERS研究和应用提供新的活性基底和理论基础。由于具有良好的传质和吸附性能,多孔材料广泛应用于构筑SERS活性基底纳米复合物。以多孔磁性纳米材料作固相载体,通过水热合成多孔纳米α⁃Fe2O3,再将其还原成Fe,使Fe的表面也有孔道存在。在Fe表面自组装Au纳米材料构筑SERS基底,以对巯基苯胺（PATP）和三聚氰胺水溶液作为目标分子,对其SERS性能进行测试。调控Au纳米粒子尺寸大小,考察其对SERS性能影响,得到50 nm Au具有最优性能。利用扫描电子显微镜（SEM）、X 射线衍射(XRD)和N2吸附等表征手段,对纳米复合物结构及组成进行分析表征。结果表明,得到了一种同时具有吸附和检测效果的纳米复合物SERS基底。     

GO/Au/Ag复合材料表面形貌调控及其表面增强拉曼效应

表面增强拉曼散射光谱（SERS）因具有高灵敏及无损检测的特点,在化学检测领域受到广泛关注. 采用原位化学还原法,制备氧化石墨烯/金/银（GO/Au/Ag）复合材料,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）、紫光—可见分光光度计（UV）等手段对复合材料结构进行表征,并深入研究不同Au/Ag比例对纳米复合材料形貌和SERS的影响. 以罗丹明6G (R6G)为探针分子,研究纳米复合材料的形态对表面增强拉曼散射的影响. 研究结果表明GO/Au/Ag复合材料具有良好的SERS增强效果,且SERS信号强度与样品表面形貌以及Au、Ag含量（质量分数,全文同）有关. Au/Ag纳米颗粒表面粗糙度以及Au、Ag含量的提高可以显著增加GO/Au/Ag复合材料的SERS效果.     

导电聚苯胺/橡胶复合材料的制备及力学、电学性能研究

采用溶液法合成的具有较高电导率的盐酸掺杂态聚苯胺(HCl PAn)粉末分别与天然橡胶(NR)和丁腈橡胶(NBR)共混,制备了聚苯胺/天然橡胶(PAn/NR)、聚苯胺/丁腈橡胶(PAn/NBR) 复合材料。用透射电子显微镜和红外光谱表征了聚苯胺的形态结构;研究了聚苯胺用量对复合材料电导率和力学性能的影响。实验结果表明,在天然橡胶中添加50份聚苯胺,复合材料电导率达到10-9 S·cm-1,比未添加聚苯胺时提高了6 个数量级;聚苯胺添加到NBR中,复合材料的电导率无明显变化,只起到一定的补强作用。     

聚苯胺/镍纳米复合材料原位复合与性能表征

采用先合成导电聚苯胺,然后用多元醇原位液相还原的方法,合成了聚苯胺/镍纳米复合材料,纳米镍的含量约为19.22%(质量分数)。具有面心立方晶体结构,生成的纳米镍“镶嵌”在聚苯胺颗粒的表面,形成了类似“草莓”状的复合颗粒,复合颗粒的热稳定性有较明显提高。复合颗粒同时具有铁磁性和导电性,复合颗粒的饱和磁化强度最高可达到10.77Am2/kg,电导率为9.86×10-3S/cm。     

蝶翅结构负载银颗粒表面增强拉曼散射性能

将银粗糙化的蝶翅三维结构引入到表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman scattering, SERS)基材中,提高检测效果。采用绿带翠凤蝶蝶翅作为基板,将纳米银金属颗粒负载其上,合成了经有序粗糙化的表面增强拉曼散射基底。采用场发射扫描电镜及透射电镜分析了有序银粗糙化蝶翅SERS基底的形貌特征。并以罗丹明6G作为探针分子,可检测到浓度低至10^-14mol/L的标样溶液,且检测效果好于二维平板SERS基底,经计算得到绿带翠凤蝶SERS基底的增强因子为1.57×10⁷。在试验的基础上,结合三维有限时域差分的计算方法(finite difference time domain, FDTD),模拟计算得到绿带翠凤蝶SERS基底的电场强度E分布,其log|E|²的值为3.85,其对激发光的反射率仅为6%。研究表明银粗糙化的蝶翅三维结构,可以使表面的电场强度有显著增强。     

多孔微球/纤维复合聚苯乙烯膜表面浸润性研究

采用静电喷涂法,通过调节PS/THF溶液的浓度制备了不同表面结构的PS膜,并通过场发射扫描电镜和静态接触角测定仪对膜表面结构及表面浸润性进行了研究。结果表明,PS/THF溶液的浓度是影响PS膜表面形貌的重要因素,而固体表面的化学组成和微观几何结构对固体表面浸润性起着重要的作用。在PS/THF溶液的质量分数为1%和10%条件下制得的PS膜表面,分别具有平滑和无孔微球与纤维复合的结构,表面接触角分别为96.2°和98.7°,具有疏水特性;而质量分数为5%时所制备的膜表面,具有多孔状的微米颗粒与纳米纤维相复合的粗糙结构,表面接触角高达153°,具有超疏水特性。此外溶剂的挥发性和极性也对表面形貌的变化也起着重要的作用。     

基于Si基沉积拉曼增强活性Au膜的制备与表征

研究了一种新的表面增强拉曼活性Au基底的制备方法,采用无电镀沉积方法,通过HF和HAuCl4的混合溶液对Si片进行处理获得具有不同形貌的Si基Au膜,利用扫描电子显微镜(SEM)分析了基底的表面形态和结构,测定结晶紫分子在基底表面的拉曼光谱。结果表明,Si基Au膜表面的表面增强拉曼散射(SERS)增强随制备时间的增加呈现先增强后减弱的趋势,增强效果优于常用的Au胶体系,是一种非常高效的拉曼活性增强基底。     

聚苯胺/金纳米复合材料的合成与表征

采用过硫酸钠为氧化剂制备聚苯胺/金纳米复合材料,通过紫外-可见光谱、X-射线衍射及透射电子显微镜对形成的复合材料进行表征.结果发现,聚苯胺形成了纳米线结构,并且在表面均匀地分布了大量的金纳米粒子,但是形成的复合材料结晶度不高.     

聚苯胺/煤复合材料的制备及腐蚀性能研究

以煤为填料,聚苯胺为基体采用静置法合成了聚苯胺/煤纳米复合材料.将聚苯胺/煤复合材料作为防腐蚀填料加入环氧树脂中,涂于镁合金试样表面,固化后即得聚苯胺/煤/环氧树脂复合抗腐蚀涂层.采用红外光谱(FTIR)表征了聚苯胺/煤复合材料的化学结构,用扫描电子显微镜观察了其微观形貌,并用电化学工作站测试了其在3.5%NaCl溶液中的极化曲线和阻抗谱图.测试结果表明,聚苯胺/煤复合材料可明显改善镁合金的腐蚀性能,使镁合金的腐蚀速率下降3个数量级.试样的腐蚀性能随着聚苯胺/煤复合材料含量的增加大幅度提高,当聚苯胺/煤复合材料的含量达到20%时,涂层的腐蚀性能最佳,变化缓慢.腐蚀时间的延长使试样的腐蚀性能下降,涂层中聚苯胺/煤复合材料的含量为15%时,阻抗变化幅度最低.     

活性基底粒径对表面增强拉曼光谱的影响

通过用柠檬酸三钠还原硝酸银的方法制得了银溶胶及用真空镀膜的方法制备出银膜作为表面增强拉曼光谱(SERS)活性基底.分别采取不同的方法对基底粒径进行了分析计算.选用六氢吡啶作为探针分子,得到了在两种基底上SERS谱,针对粒径对光谱强度的影响进行了分析.     

Ce~(3+)-聚苯胺/蒙脱土复合材料掺杂环氧涂层的制备及耐腐蚀性能

采用原位插层聚合法合成了聚苯胺/蒙脱土复合材料(PANI/MMT),通过阳离子交换吸附制得了Ce~(3+)-聚苯胺/蒙脱土复合材料(Ce~(3+)-PANI/MMT).随后对所制备的样品进行表征.将PANI,PANL/MMT,Ce~(3+)-PANI/MMT粉末添加到环氧树脂中(质量分数为5%),涂覆在碳钢表面,干燥.将4种涂层浸泡在3.5%NaCl溶液中,通过电化学实验来比较4种涂层的耐蚀性能.研究结果表明,Ce~(3+)-PANI/MMT复合材料掺杂的环氧涂层的耐腐蚀性能最好,且具有一定的自修复性能.     

热致相分离制备聚偏氟乙烯多孔膜的结构表征

分别以聚偏氟乙烯（PVDF）和邻苯二甲酸二丁酯（DBP）为膜材料和稀释剂,基于热致相分离原理,制备了不同组份PVDF多孔膜,利用扫描电镜研究了稀释剂含量、冷却条件对膜微观结构的影响;通过差示扫描量热仪对不同条件下PVDF/DBP二元共混物的结晶性能进行了分析.结果显示,PVDF/DBP高温溶液体系在降温过程中发生固/液相分离,主要形成球粒状结构;并且在慢速冷却条件下,球粒尺寸明显增大,球体更加规则.该研究为制备理想结构的多孔膜奠定了基础.     

多孔微球/纤维复合聚苯乙烯膜表面浸润性研究

采用静电喷涂法,通过调节PS/THF溶液的浓度制备了不同表面结构的PS膜,并通过场发射扫描电镜和静态接触角测定仪对膜表面结构及表面浸润性进行了研究。结果表明,PS/THF溶液的浓度是影响PS膜表面形貌的重要因素,而固体表面的化学组成和微观几何结构对固体表面浸润性起着重要的作用。在PS/THF溶液的质量分数为1%和10%条件下制得的PS膜表面,分别具有平滑和无孔微球与纤维复合的结构,表面接触角分别为96.2°和98.7°,具有疏水特性;而质量分数为5%时所制备的膜表面,具有多孔状的微米颗粒与纳米纤维相复合的粗糙结构,表面接触角高达153°,具有超疏水特性。此外溶剂的挥发性和极性也对表面形貌的变化也起着重要的作用。     

聚苯胺/硒化镍复合材料的制备及电化学性能研究

为研究不同电极材料的复合对其电容性能的改善作用,文中在以氯化镍和硒粉为原料制备硒化镍(NiSe)纳米颗粒上原位聚合生长聚苯胺(PANI),形成聚苯胺包覆硒化镍的聚苯胺/硒化镍(PANI/NiSe_2)纳米复合材料。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外可见光光谱分析等对复合材料进行形貌表征。结果表明:包覆后的NiSe_2纳米颗粒尺寸明显增加;紫外可见光光谱显示PANI和NiSe_2之间产生了电子相互作用,使复合材料的吸收峰向长波方向移动;与纯PANI和NiSe相比,复合材料的热稳定性得到提高。利用电化学工作站和高性能电池检测系统测试了电极的电化学性能。在0.5 A·g~(-1)的电流密度下,PANI/NiSe_2复合材料的比电容可以达到142.5 F·g~(-1),是PANI(74.4 F·g~(-1))和NiSe_2(69.4 F·g~(-1))的近两倍;循环1 000次以后,比电容保持率为89.8%,表现出良好的电化学性能。与纯PANI和NiSe相比,文中制备的复合材料具有更高的电化学比表面积和电导率,这是其电容性能提升的重要原因。     

锂离子电池负极材料SnO_2掺杂石墨烯与多孔碳的改性研究

为改善SnO_2作为锂离子电池负极材料的电化学表现性能,利用溶剂热法制备SnO_2纳米颗粒,通过球磨法将SnO_2与多孔导电碳和石墨烯掺杂制得SnO_2/石墨烯/多孔碳复合材料,并研究了掺杂不同比例多孔碳的复合材料的电化学性能。结果表明:含15.79%多孔碳的SnO_2/石墨烯/多孔碳复合材料性能最好,初始可逆容量达1 221 m Ah·g~(-1);拥有良好的循环稳定性,在200 m A·g~(-1)电流密度下循环50次后,放电容量维持在834 m Ah·g~(-1);在100,200,400,800,1 600 m A·g~(-1)电流密度下,放电容量分别为1 221,1 093,993,796,526 m Ah·g~(-1),表现出良好的倍率性能。适量的多孔碳结合层状石墨烯形成特殊的物理结构,强化了SnO_2在充放电过程中的结构稳定性,进而提高了其电化学循环稳定性;石墨烯/多孔碳复合材料的掺杂提高了锂离子电池负极材料SnO_2的导电性,同时提高了其电化学性能。