化学氧化法制备聚吡咯及其掺杂改性研究

采用化学氧化法制备聚吡咯(PPy),研究了氧化剂种类[FeCl₃和(NH₄)₂S₂O₈]、反应温度(冰浴和室温)以及反应时间(6 h和12 h)对合成导电聚吡咯的影响,并对反应条件进行了优化。重点考察了不同浓度表面活性剂SDS掺杂对吡咯单体聚合的结构及形貌的影响,利用SEM、FT-IR、XRD、XPS、TGA、N₂吸附-脱附等表征方法及电导率测试对产物进行分析。结果表明,合成导电聚吡咯的最佳工艺条件为：以FeCl₃作氧化剂,在冰浴条件下反应6 h,产物电导率可达到0.076 9 S/cm;适量掺杂剂SDS的添加改变了样品的微观形貌,有利于提高PPy的热稳定性及导电性。     

聚吡咯／树脂分子复合型导电材料的研制

本文介绍聚吡咯/树脂分子复合型导电材料的研制。在搅拌下将吡咯溶液滴加到调至一定温度的含有FeCh的聚苯乙烯—丙烯腈溶液中,反应3h后制得分子复合型导电材料。探讨了FeCl_3用量、反应温度、吡咯用量等因素对导电性能的影响。结果表明,FeCl_3/吡咯在1∶2～3范围内,反应温度在40℃以上,材料具有较高的电导率;电导率随吡咯用量的增加而提高,当吡咯量达到树脂量的30%以上时,电导率趋于平稳。本文所得聚吡咯为可溶性聚合物。所得复合材料可加工成薄膜等形式,电导率在10_(-3)～10_(-4)·cm~(-1)范围。     

普鲁士蓝镶嵌聚吡咯薄膜电极的制备及其电化学电容性质的研究

为提高聚吡咯电极材料电化学性能，研制出一种普鲁士蓝(PB)镶嵌聚吡咯(PPy)薄膜电化学电容器电极。采用化学沉淀法结合气相聚合(VPP)法将同步合成的PB引入PPy薄膜中，制备了自支撑聚吡咯/普鲁士蓝(PPy/PB)复合电极材料。利用扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线粉末衍射技术等对复合材料的形貌及结构进行表征。在三电极体系和对称超级电容器中研究PPy/PB复合材料的电化学表现，研究结果表明，PPy/PB复合材料组装的超级电容器比电容高达447.6 F/g。不同电流密度下充放电性能研究表明，电流密度从1.0 A/g增大到10.0 A/g时，PPy/PB比容量保持率为70.8%,具有优异的倍率性能。通过4 000次恒流充放电后PPy/PB电容保持率为76.9%,高于纯PPy电极材料，显示出较好的电容性能。     

软模版法合成纳米聚吡咯线

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板的软模板法合成纳米聚吡咯(PPy)线,探究模板改变对合成纳米聚吡咯线的形貌及其热稳定性的影响。利用红外光谱仪(IR)、扫描电子显微镜(SEM)对其进行表征。结果表明:以CTAB为模板可以成功合成线形聚吡咯,扫描电镜显示纳米聚吡咯线微观形貌与加入的模板浓度有关,在模板浓度为8 CMC时合成的纳米聚吡咯线的微观形貌最好。     

聚吡咯/海藻酸钙导电微球的制备与表征

用乳液法成功制备出形貌规则的海藻酸钙微球,以该微球为"模板",合成出电导率为3.82S/cm的聚吡咯/海藻酸钙微球,探讨了其形成机理。用扫描电镜(SEM)对海藻酸钙微球及聚吡咯/海藻酸钙微球形貌进行了表征,发现搅拌速度为2200r/min时,海藻酸钙微球形貌最好,直径约为7μm,聚吡咯/海藻酸钙微球直径约为10μm。用傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射光谱(XRD)对产物的结构进行了表征,结果表明,海藻酸钙微球已经成功掺杂到聚吡咯中;聚吡咯/海藻酸钙微球的XRD衍射峰强度明显高于纯聚吡咯的衍射峰强度。     

合成工艺对聚吡咯电导率及可溶性的影响

研究了聚吡咯(PPy)的化学氧化合成，制得了粉末状的聚吡咯样品，并对样品进行了表征。讨论了合成温度、添加剂、氧气对聚吡咯电导率的影响以及聚吡咯的可溶性问题。实验表明：低温、无氧气存在和加入聚乙二醇(PEG)等合成条件有利于电导率的提高；在有十二烷基苯磺酸(DBSA)存在的情况下，聚吡咯可溶于间甲酚。     

聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备及电化学性能研究

分别采用物理球磨混合法、化学原位聚合法和化学原位聚合-还原法制备了聚吡咯/氧化石墨烯混合物、聚吡咯/氧化石墨烯(PPy/GO)和聚吡咯/还原氧化石墨烯(PPy/RGO)复合材料。通过三电极测试其电化学性能(循环伏安、恒流充放电和交流阻抗)。结果表明,通过化学原位聚合法制备的PPy/GO(304. 5 F/g)比电容远高于物理混合(16 F/g)和聚吡咯/还原氧化石墨烯(126. 4 F/g)。化学法原位聚合法制备PPy/GO最佳条件是冰浴条件下和加入表面活性剂对羟基苯磺酸钠。并通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对化学原位制备的PPy/GO组成、结构和形貌进行了表征。     

吡咯量对原位聚合控制结晶法制备LiFePO4/C正极材料的影响

以原位聚合聚吡咯控制结晶法合成的介孔FePO4/PPy为前躯体制备了锂离子电池纳米LiFePO4/C正极材料.用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及充放电测试和交流阻抗等研究了吡咯用量对合成材料的结构、形貌和电化学性能的影响.结果表明:LiFePO4/C正极材料与FePO4/PPy前驱体有相似的形貌,吡咯的用量对材料的电化学性能影响较大,当吡咯的加入量为1.0mL时,材料粒径较小,分布均匀,电化学性能最优,在0.1C倍率下的放电比容量为149.0 mA·h/g,且循环过程中容量保持率高.     

分级多孔聚吡咯膜的界面自组装合成与电化学电容性

通过界面自组装聚合,在长链表面活性剂OP10的辅助下成功制备了分级多孔结构聚吡咯膜。对所得聚吡咯的分子结构、微观形貌和电化学性能分别进行了表征和研究。结果表明:界面聚合中引入OP10对聚吡咯的分子结构并没有影响,但对其微观形貌却具有重要作用。当OP10的用量优化为0.02 g时,聚吡咯可自组装形成分级多孔结构,既有纳米孔(约100 nm),也有亚微米孔(200~1000 nm)和微米孔(1~3.5μm)。由于相对较高的活性表面积和总孔体积,分级多孔聚吡咯作为电极材料最大比电容可达357 F·g~(-1),比相同条件下传统界面法制备的聚吡咯高70%以上。此外,2000次充放电循环后该材料仍保持初始比电容的87.6%,表明其优异的循环稳定性。     

锂二次电池聚吡咯基复合正极材料的研究

以聚吡咯 /二氧化硅 (炭黑 )〔PPy/SiO2 (C)〕复合材料作正极 ,组装成锂 /聚吡咯二次电池。探讨了不同掺杂材料、充放电电流对该电池性能的影响。结果表明 ,复合材料电导率越高、充放电电流越小 ,电池容量越高 ,循环性能越好 ;其中PPy/APS SiO2 电导率最高为 3 3 3S/cm ,当充放电电流为 0 1mA时 ,电极最大放电比容量达到41 89mA·h/g ,经 3 0个充放电循环后 ,充放电效率仍为 98 2 %。通过元素分析和SEM研究了经充、放电后正极材料的组成和形态结构的变化 ,验证了锂 /聚吡咯二次电池的工作原理 ,是靠阴离子掺杂和脱掺杂进行的     

微波辐射合成醚型聚羧酸梳形共聚物及分散性能

以自制单甲氧基聚乙二醇(n=29)烯丙基醚大分子单体(MPEGAC),在引发剂过硫酸铵(APS)作用下,与烯丙基磺酸钠(SAS)和顺丁烯二酸酐(MA),分别用常规加热法和微波辐射法水溶液合成了梳形聚羧酸共聚物(PC).通过红外光谱检测证明所合成PC是一种三元共聚物,并对其进行了性能测试.考察了不同辐射条件对PC结构及性能影响,并进行了特性粘度、ζ电位的研究.实验结果表明:与传统加热相比,微波辐射合成相似性能PC,共聚反应所需时间短,且产物分散性能稳定.     

聚吡咯在质子交换膜燃料电池中的应用

聚吡咯（polypyrrole,PPy）具有长链状共轭结构及多孔的载体形貌,且显示出高电导率、良好稳定性和无毒等优点,但PPy结构疏松且热稳定性和导电性不如碳材料。本文简述了PPy修饰载体后能为催化反应提供高效的电子和质子传导网络,并能通过改善载体表面形态更好地分散Pt,提高Pt的利用率。此外,本文还概述了聚吡咯类过渡金属复合催化剂在质子交换膜燃料电池（PEMFC）中表现出良好的氧还原反应（ORR）性能,且可通过优化合成条件、改变各成分的质量比、热处理或掺杂等方法提高此类非铂催化剂的性能。最后提出可利用M-PPy-C和Pt的协同效应,制备高活性和耐久性良好的Pt/M-PPy-C催化剂。     

聚苯胺和聚吡咯纳米颗粒的制备及其电化学性能研究

采用低温化学氧化法合成了聚苯胺和聚吡咯纳米颗粒,并以聚苯胺和聚吡咯纳米颗粒为电极材料,组装成电化学电容器,利用测试循环伏安、交流阻抗和恒流充放电性能研究两者的电化学性能。结果表明,低温下合成的聚苯胺和聚吡咯呈纳米颗粒堆积状,粒径分别为200,300 nm;当电流密度为1 mA/cm2时,在1 mol/L H2SO4电解液中,聚苯胺比电容达480.30 F/g,聚吡咯比电容达205.51 F/g。     

PLA/PPy复合材料的制备及表征

以吡咯(Py)为原料,通过原位聚合法合成聚吡咯(PPy)导电粒子,通过PPy粒子对聚乳酸(PLA)进行改性,制备PLA基导电复合材料,并对其形貌、力学性能及导电性能进行测试。结果表明:PPy可以与PLA基体呈现一种紧密结合的状态;PLA/PPy(5%)导电复合材料综合性能最佳,其拉伸强度为51.2 MPa、断裂伸长率为163.5%、电导率为4.12×10~(-5) S/cm。     

超级电容器电极材料MnO_2的合成及性能研究

以MnSO_4和KMnO_4为原料,采用密闭微波消解的方法合成了MnO_2材料,并研究了其超级电容性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及充放电测试等手段对材料的形貌、结构和性能进行了表征。测试结果表明,密闭微波消解法合成的MnO_2材料的比电容为233.1F·g~(-1),在0.5A·g~(-1)的测试电流条件下循环100次后比容量保持率为84.8%,说明材料具有较好的超电容性能。     

分级多孔聚吡咯膜的界面自组装合成与电化学电容性

通过界面自组装聚合,在长链表面活性剂OP10的辅助下成功制备了分级多孔结构聚吡咯膜。对所得聚吡咯的分子结构、微观形貌和电化学性能分别进行了表征和研究。结果表明：界面聚合中引入OP10对聚吡咯的分子结构并没有影响,但对其微观形貌却具有重要作用。当OP10的用量优化为0.02 g时,聚吡咯可自组装形成分级多孔结构,既有纳米孔（约100 nm）,也有亚微米孔（200~1000 nm）和微米孔（1~3.5 μm）。由于相对较高的活性表面积和总孔体积,分级多孔聚吡咯作为电极材料最大比电容可达357 F·g^-1,比相同条件下传统界面法制备的聚吡咯高70%以上。此外,2000次充放电循环后该材料仍保持初始比电容的87.6%,表明其优异的循环稳定性。     

聚吡咯/云母导电复合材料的研究

采用原位聚合的方法制备了聚吡咯(PPy)/云母导电复合材料,并采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)与1,5-萘二磺酸(1,5-NDA)改性剂对复合材料进行改性.利用透射电子显微镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)仪、四探针电导率测试仪分别对复合材料的形貌、结构及导电性能进行测试分析.结果表明,利用改性剂改性后复合材料的电导率有了明显的提高,其中1,5-NDA改性的PPy/云母复合材料的电导率最高,可达4 S/cm.     

纳米纤状聚吡咯导电涂料的制备与性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)胶束作为软模版,过硫酸铵(APS)为氧化剂制备纳米纤状聚吡咯(C-PPy)导电聚合物;利用电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET-ATRP)法合成羟基丙烯酸酯氟树脂,对其结构、形貌进行表征。将C-PPy与氟化丙烯酸酯树脂、固化剂复合,制成复合导电涂料,测试涂层力学性能与导电性能。实验结果表明:当C-PPy用量占涂料体系的质量分数为15%时,复合涂层的耐冲击性提高约133%,导电性能达到0.006 S/cm,涂层综合性能优异。     

通用不饱和聚酯的微波合成

本文采用微波辅助合成技术制备了通用不饱和聚酯(191#UP),考察了微波功率、辐射时间、醇酸摩尔比等对产物性能的影响。结果表明,最佳合成条件为微波功率390W、辐射时间24m in,醇酸摩尔比1.07∶1.00,在此条件下所得191#UP的Mw为6406,Mn为3928,相对分子质量分布(Mw/Mn)为1.631,且反应速率提高了20余倍,能耗显著降低。     

电沉积法制备类珊瑚型PPy材料对UV的电阻响应

采用电沉积聚合法制备了类珊瑚型聚吡咯高分子材料,考察了UV紫外线照射对聚吡咯材料电阻的影响,以及在不同基底上制备出不同表面形貌的类珊瑚型聚吡咯高分子材料.结果表明,质量配比（吡咯/十二烷基苯磺酸钠）为20∶1,高氯酸钠用量0.1 mg,其电阻响应变化明显,在UV辐射下从1.3 MΩ下降到0.3 MΩ,撤去UV紫外线后,电阻值恢复到起始值.