聚苯胺纳米纤维的界面聚合法合成及电化学电容行为

利用盐酸和四氯化碳的水/油两相界面,通过界面聚合法合成具有良好纳米纤维结构的聚苯胺,用这种聚苯胺纳米纤维为活性物质制备电极,以1 mol/L H2SO4水溶液为电解液组装超级电容器,通过恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等技术研究其电化学电容行为。研究结果表明,合成的聚苯胺的直径为50～100 nm,长度为500nm至几微米不等,且纤维之间相互交织缠绕,形成网状形貌;聚苯胺纳米纤维电极材料的功率特性与循环性能优于用传统化学氧化法合成的颗粒状聚苯胺材料的性能,在5 mA放电电流下,其比电容可达317 F/g,20mA放电电流下比电容仍维持300 F/g左右,500次循环容量衰减在4%以内。     

导电聚苯胺纳米纤维的快速制备及其导电性研究

以盐酸为掺杂剂,在苯胺单体氧化合成导电聚苯胺的聚合反应过程中,通过加入N-苯基对苯二胺,可以显著加快聚苯胺的合成反应速度,并提高聚苯胺的产率.经电子显微镜观察发现,生成的聚苯胺呈现出明显的纳米纤维形貌特征,直径约50 nm,长度可达微米.实验表明:聚苯胺的产率和电导率都是随着HCl浓度的增加呈先增大后减小的趋势,浓度1 mol/L的盐酸掺杂下合成的聚苯胺的电导率最大;在苯胺和酸浓度固定时,改变氧化剂过硫酸铵的量也会影响聚苯胺纳米纤维的产率和电导率,n(苯胺)∶n(过硫酸铵)=1∶1时,生成物聚苯胺的电导率最大.     

具有波纹形貌的聚苯胺微纳米管的制备及表征

以富勒烯C60微纳米纤维（fullerenemicro／nano fibers,FM／NFs）作为可容易移除模板,利用直接超声混合法,成功地制备了具有波纹形貌的聚苯胺微纳米管。光学显微镜观察表明,聚苯胺呈纤维状,其长度分布在2～5μm之间。扫描电镜和透射电镜观察结果表明,聚苯胺微纳米纤维形貌类似于波纹管,波纹周期约为100nm,外径在0．5～1μm之间,为空心管状结构。     

采用掺杂剂分散纳米聚苯胺颗粒及其超级电容性能

用盐酸、对甲苯磺酸及其混合物掺杂,采用化学氧化法制备纳米结构聚苯胺,并研究其超级电容性能.结果表明:盐酸和对甲苯磺酸混掺制备的聚苯胺为较小的纳米颗粒(50 nm),分散于较大的短棒状(100 nm)结构中,形成相对比较疏松的聚集态结构.以这种结构的聚苯胺为活性物质,具有更好的超级电容性能,当盐酸与对甲苯磺酸的比值为5:...     

水杨酸掺杂聚苯胺纳米管的合成机理及表征

采用化学氧化法制备水杨酸掺杂聚苯胺纳米管,获得约15℃下制备聚苯胺纳米管的反应条件.表征产物的结构与性能,并讨论聚苯胺纳米管的形成机制.结果表明:当水杨酸与苯胺物质的量比为0.06时,合成了管长大于1μm,外径约150nm,内径约为30nm的圆型孔腔聚苯胺纳米管.随着水杨酸和苯胺物质的量比减少,产物由一维结构的纳米纤维和纳米管向二维结构的纳米片转变,这种转变可归因于反应体系中水杨酸与苯胺盐在水溶液中形成球型胶束的能力.该聚苯胺纳米管室温下电导率为8.66×10-2 S/cm,并显示出良好的电化学活性.     

CNx 纳米纤维负载Pd电催化剂对甲酸的电催化氧化

首先在高氯酸体系中,采用简单的直接混合反应法制得含氮导电聚合物聚苯胺纳米纤维,接着通过在不同温度下煅烧聚苯胺制得了含氮的碳纳米纤维(CNx),实验结果表明在800 ℃下热处理可以得到较好的CNx纳米纤维,其直径约为60～100 nm,长度达到1 μm.然后以其为载体采用液相化学还原法,制备了Pd/CNx催化剂,考察其对甲酸氧化的电催化活性和稳定性.结果表明,与传统的Vulcan XC-72载体相比,所合成的Pd/CNx催化剂对甲酸氧化表现出了较好的电催化性能.     

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5 000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2.2A/g的电流密度下,质量比电容达到639F/g,表现出优异的电容性能.     

超声辅助合成N掺杂纳米TiO2介孔材料及其光催化性能

为提高纳米TiO2光催化性能,通过高能超声辅助溶胶-凝胶法合成了N掺杂纳米TiO2光催化剂。结果表明：高能超声的空化作用细化了纳米TiO2的显微结构,形成了分散有序的介孔结构,同时也提高N的掺杂浓度,改善了电子的轨道能级,减小光催化剂的禁带宽度。当超声频率为45 KHz时,纳米TiO2的晶粒尺寸约为12 nm,介孔孔道尺寸为10 nm,对太阳光的吸收波长达到540 nm,对有机污染物的有效降解率为94%。可见高能超声显著提高了对太阳光的吸收效率,改善纳米TiO2的光催化性能。     

聚苯胺纳米粒子的合成

系统归纳总结了聚苯胺纳米粒子的合成方法 ,论述了各种方法所得纳米聚苯胺的粒径、形状、稳定性等 ,分析了各种方法的利与弊 ,并同时给出了本课题组的最新研究结果 .指出微乳液聚合和分散聚合是获得纳米聚苯胺的常用方法 ,尤其是微乳液聚合法 ,可以获得粒径较小的聚苯胺纳米粒子 ,最小粒径为 8～ 1 0nm .与普通的微米级聚苯胺颗粒相比 ,纳米聚苯胺因具有良好的加工性 ,在透明导电膜、防腐涂料、电极修饰材料、电流变材料等领域展现出了广阔的应用前景 .     

Pt修饰聚苯胺-WO3复合膜电极对甲醛的电催化氧化

采用脉冲电位法在钛电极表面合成了聚苯胺-三氧化钨(PANI-WO_3)复合膜．扫描电镜照片表明,粒径100～150 nm的WO_3颗粒较好地分散在纳米纤维状PANI中, WO_3在膜中的嵌入对PANI的形貌没有产生明显的影响．研究结果表明,PANI-WO_3膜具有良好的导电性,有着比单纯纳米纤维PANI更小的电化学阻抗．与Pt/PANI电极相比较, Pt/PANI-WO_3电极对甲醛的电化学氧化呈现出了更好的催化活性;在相同的PANI膜厚和Pt载量的条件下,Pt/PANI-WO_3电极对甲醛氧化催化活性是Pt/PANI电极的2～3倍．     

聚苯胺-聚合物纳米复合材料的制备及应用

聚苯胺-聚合物纳米复合材料的制备方法可分为原位聚合法和机械共混法两大类.聚苯胺-聚合物纳米复合材料在透明导电薄膜、防静电涂料、导电纤维、电磁屏蔽、有机电致发光器件等领域有着广阔的应用前景.     

导电聚苯胺不同纳米结构的制备

分别以纤维状材料(如H3PW12O40/PVA纤维、头发丝、涤纶丝、玻璃丝、细铜丝)、环状材料(如细铜丝环、头发丝环)以及膜状材料(如保鲜膜)等为模板,以杂多酸H3PW12O40为掺杂剂,过二硫酸铵为氧化剂,制备了具有不同纳米结构的多酸掺杂聚苯胺材料.采用红外光谱和扫描电镜对聚苯胺进行了结构和形态表征.结果表明:模板形态对聚苯胺纳米结构有较大的影响,纤维状模板导致聚苯胺具有纳米棒结构,直径在300～400 nm之间;环状模板导致聚苯胺具有微米球结构,直径在1 000～3 000 nm之间;膜状模板导致聚苯胺具有片状结构.所得材料的电导率均大于0.1 S/cm.     

脉冲电化学法制备“海绵状”聚苯胺

采用脉冲电化学法,以盐酸为掺杂剂,在ITO导电玻璃上电沉积制备"海绵状"疏松结构的聚苯胺(PANI)材料,通过SEM、FTIR以及UV-vis对合成的产物进行表征.结果表明:该疏松结构的材料主要是由直径60 nm左右的PANI纳米纤维组成,其表面有很多50~200 nm的PANI纳米颗粒,最后得到的产物是掺杂态EB结构的PANI.文中对这种结构产物的形成机理进行了初步探讨.     

界面聚合法制备纳米聚苯胺的研究进展

由于聚苯胺的制备方法简单、环境稳定性高、原料易得和独特的酸碱掺杂-脱掺杂机制,使其成为目前研究最为广泛的导电高分子材料之一.介绍了利用界面聚合法制备各种不同形貌的纳米聚苯胺及其复合材料的研究进展,重点介绍了界面聚合法制备聚苯胺纳米纤维的研究进展和作用机理.     

极低逾渗阈值的导电聚苯胺纳米复合膜

直接将改进的微乳液聚合法合成的纳米聚苯胺分别与聚乙烯醇和聚丙烯酰胺进行溶液共混复合,浇铸成纳米聚苯胺复合膜,研究了聚苯胺的加入量对复合膜的电导率的影响.所得复合膜的电导率符合逾渗规律,且导电膜的逾渗阈值极低,为0.04%左右,其中PVA纳米复合膜出现了双逾渗行为.加入极少量的聚苯胺即可使膜的导电率发生突跃,使其从绝缘体转变成半导体或导体.逾渗阈值下的复合膜不仅力学性能良好,而且透明性接近于纯基体膜,当膜中的聚苯胺质量分数为0.1%时,PVA复合膜对300～700 nm波长的可见光的透过率为70%～84%.     

纳米金属Pt催化苯胺无电聚合

采用纳米金属Pt催化合成聚苯胺，以透射电子显微镜(TEM)和傅里叶红外光谱(FT-IR)对产物的晶貌、分散状态和谱学性质进行表征。比较了纳米Pt颗粒与Pt片对苯胺聚合速度的影响，并对影响因素及聚合机理进行了简要讨论。结果表明：用纳米金属Pt催化苯胺无电聚合可以大大缩短反应时间，在相同的条件下反应2～3h就能在酸性介质中得到掺杂性的聚苯胺；用此方法合成聚苯胺，其FTIR谱图与该征态的聚苯胺相比吸收峰产生“蓝移”现象。     

羧酸化改性对纳米纤维素/聚苯胺复合材料电性能的影响

以具有发达三维网络结构和丰富化学基团的纳米纤维素为基体,对其进行羧酸化改性,进一步在羧酸化纳米纤维上原位合成聚苯胺,制备羧酸化纳米纤维素/聚苯胺复合凝胶材料。研究了不同条件下羧酸化改性对复合材料微观形貌和电学性能的影响。扫描电镜照片表明聚苯胺均匀包覆在纳米纤维素纤维上形成导电网络结构,电化学测试结果表明羧酸化改性可以提高复合材料的离子电导率,达到5. 12×10~(-4)S/cm,同时具有较好的电化学稳定性,在电池、电容器等电子器件上有潜在应用。     

紫外光照催化法合成聚苯胺纳米管

以静电纺丝法制备的硝化棉纤维毯(NC)为模板,以硝酸铜(Cu(NO3)2)为氧化剂,通过紫外光照催化法制备多酸(H4SiW12O40,SiW12)掺杂的聚苯胺(PANI)纳米管材料.用红外光谱、X-射线粉末衍射、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对合成的聚苯胺纳米管进行表征,结果表明,管的外部直径约为200 nm,内部直径约为170 nm,给出了合理的推测和解释.     

纤蛇纹石纳米纤维的制备及表征

使用阴离子表面活性剂Aerosol OT（AOT）对纤蛇纹石进行化学分散，制备纤蛇纹石纳米纤维。研究AOT浓度、分散时间及乳化机转速对纤蛇纹石分散效果的影响，获得制备纤蛇纹石纳米纤维的最佳条件。利用红外光谱、X射线衍射、热重-差式扫描量热法和扫描电镜对纤蛇纹石纳米纤维进行表征。研究结果表明：当AOT溶液质量浓度为2g／L左右，分散时间为40～50min，乳化机转速为5000-6000r／min时，AOT能有效吸附在纤蛇纹石纤维表面，达到最佳分散效果；形成的纤蛇纹石纳米纤维基本为单纤维，其形貌较为一致，直径为30～80nm，长度达10μm以上。     

YF_3:Er~(3+)纳米纤维的制备与上转换发光性能

采用静电纺丝技术制备了PVP/[Y(NO3)3+Er(NO3)3]复合纳米纤维,经过氧化焙烧得到Y2O3:Er3+纳米纤维,再通过双坩埚氟化法制得YF3:Er3+纳米纤维。通过XRD、SEM、EDS和荧光光谱分析对样品的形貌和性质进行了表征。结果表明所制得YF3:Er3+纳米纤维是纯正交相,带有空间群Pnma。YF3:Er3+纳米纤维的直径大约为(89±11)nm且分布均匀。上转换发射光谱分析显示,在980nm激发下,YF3:Er3+纳米纤维在526、543和653nm处发射出强的绿光和弱的红光,它们分别归属于Er3+的2 H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2和4F9/2→4Il5/2能级跃迁;在532nm可见光激发下,YF3:Er3+纳米纤维能够在1.52μm处产生近红外发射。随着Er3+浓度的增加,YF3:Er3+纳米纤维发光强度逐渐增大。由色坐标(CIE)图可知,YF3:Er3+纳米纤维所发射的颜色位于色坐标的绿光区。此外,还提出了YF3:Er3+纳米纤维可能的形成机理。