PAN/PANI/rGO/Au复合纤维的制备及其催化、原位SERS监测性能研究

负载型贵金属纳米催化剂是提高贵金属催化剂利用率,降低经济成本的一种有效途径,也是一种新型的有潜力的表面增强拉曼光谱(SERS)的基底材料。本文首先利用静电纺丝技术构建了还原的氧化石墨烯(rGO)增强的聚丙烯腈/聚苯胺复合纤维(PAN/PANI/rGO),然后采用原位还原的方法在其表面生长金纳米颗粒得到了PAN/PANI/rGO/Au复合纤维,通过SEM, FTIR, XRD, XPS, Raman和UV-Vis光谱等手段对复合纤维进行了结构和形貌表征,最后以NaBH₄还原四硝基苯酚(4-NP)为模型,研究了复合纤维的催化性能和原位SERS检测该催化还原反应的过程,并将其与同种方法制备的PAN/PANI/GO/Au和PAN/PANI/Au复合纤维进行比较。结果表明,rGO增强的PAN/PANI/rGO/Au复合纤维具有优于PAN/PANI/GO/Au和PAN/PANI/Au复合纤维的催化活性、原位增强拉曼检测的能力和循环性能。     

阴极气体O2对石墨烯/聚苯胺/不锈钢双极板耐蚀性的影响

目的 提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板的耐腐蚀性能。方法 采用循环伏安法(CV)在316L不锈钢(SS)基材上制备还原氧化石墨烯(rGO)/聚苯胺(PANI)层-层复合双极板。用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)进行形貌观察,用红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)确定官能团结构,用紫外可见光谱(UV-vis)确定分子共轭状态,用X射线光电子能谱(XPS)确定化学成分和键合状态。在模拟PEMFC阴极工作环境下研究rGO/PANI/316L SS层-层复合双极板的耐腐蚀性能,向体系中通入氧气(O₂),测量开路电位(OCP)、电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线评价双极板的抗腐蚀性能。结果 在离子液体1-乙基-3-甲基咪唑硫酸甲酯中,通过电聚合能够获得厚度为53μm的PANI膜层,在pH=4的0.03 mol/L K₂SO₄溶液中还原氧化石墨烯(GO),在PANI上获得厚度为10μm的rGO膜层。PANI呈中间氧化态,sp2杂化的r GO和PANI之间的相互作用使得共轭效应增强。连续致密的rGO覆盖在多孔的P...     

聚苯胺原位聚合改性氧化石墨烯制备复合涂层及其耐腐蚀性能研究

目的 提高聚苯胺(PANI)涂层的腐蚀防护性能,并明确其防腐机理.方法 通过原位聚合的方法,采用PANI对氧化石墨烯(GO)进行功能化修饰,并对其在GO表面的生长状态进行调控.利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、拉曼光谱仪(Raman)和场发射高分辨扫描电镜(FESEM),对功能化GO的结构和形貌进行表征和分析;然后将其引入到聚苯胺涂层中,制备PANI/GO复合涂层.采用电化学阻抗谱(EIS)详细研究PANI涂层以及不同的PANI/GO复合涂层对不锈钢基材的腐蚀防护效应,并对其耐腐蚀机制进行探讨.结果 PANI均匀地生长在GO片层上,其结构与形貌可以通过控制苯胺的添加量进行有效调控,且PANI的原位聚合促进了GO的片层剥离及舒展,改善了其分散性以及与涂层间的相容性.与单一PANI涂层相比,PANI/GO复合涂层的稳定开路电压值较大,且当苯胺与GO的质量比为5︰1时,获得的功能化GO的分散效果最佳,对聚苯胺涂层的腐蚀防护性能增强效果最为显著.此时复合涂层表现出最大的容抗弧直径,且电化学阻抗谱拟合后的电荷转移电阻最大,双电层电容最小.结论 PANI涂层本身可以在金属表面形成具有屏蔽作用的保护层,但其非致密的形态结构及腐蚀环境下的分子构型变化损害了涂层的腐蚀防护性能.通过功能结构化GO的复合,尤其是在GO分散性最佳的状态下,可有效提高涂层的致密性和抗渗透性,并且可抑制因质子反应导致的分子构型变化对涂层结构的破坏,从而增强涂层的腐蚀防护性能.     

飞机结构铝合金PPy/rGO复合镀层及其防腐蚀性能

为研究氧化石墨烯（GO）与聚吡咯（PPy）复合镀层的防腐性能,采用恒电位法在铝合金片上电化学聚合吡咯单体,形成PPy镀层,再在PPy镀层表面电镀GO形成聚吡咯/还原氧化石墨烯（PPy/rGO）复合镀层。采用SEM、Raman以及FTIR对镀层的微观形貌与结构成分进行表征,采用接触角测量仪测试镀层的疏水性能,通过极化曲线、电化学阻抗谱（EIS）分析镀层的防腐蚀性能。结果表明：PPy/rGO复合镀层表面的rGO镀层覆盖PPy镀层表面的针孔、凹槽等缺陷,使复合镀层表面光滑、平整,屏蔽性能增强;疏水性能也得到提高。PPy/rGO复合镀层腐蚀电流密度比PPy镀层、铝合金小,表明其腐蚀速率低。PPy/rGO复合镀层比PPy镀层与铝合金拥有更大的阻抗弧,说明PPy/rGO复合镀层对溶液中电解质离子有更强的阻碍作用。铝合金和PPy镀层出现不同程度的腐蚀现象,而PPy/rGO复合镀层并未发生明显的腐蚀现象,说明PPy/rGO复合镀层防腐蚀性能更好。     

Ag2S/rGO纳米复合材料的细菌还原制备及光电性能研究

以一种革兰氏阴性菌(S.oneidensis MR-1)为生物还原剂,Na2S2O3为电子受体,在氧化石墨烯(GO)表面原位合成了Ag2S/rGO纳米复合材料,对其进行了表征和光电性能测试.结果表明,细菌还原得到粒径约10 nm的Ag2S纳米粒子,均匀分布在还原氧化石墨烯(rGO)上;光电性能测试表明,与纯Ag2S相比...     

不锈钢表面聚苯胺基复合涂层的制备与防腐蚀性能研究

目的 制备一种新型复合防腐涂层,增强316L不锈钢在中高温硫酸溶液中的耐蚀性.方法 首先使用化学氧化法在石墨(G)颗粒表面原位聚合聚苯胺(PANI),制得PANI/G复合材料,再使用环氧树脂(EP)作为粘结剂,制备PANI/G/EP复合涂层.对比了PANI/G/EP复合涂层与PANI/EP复合涂层及添加氧化石墨烯(GO...     

α-ZrP/PANI电控离子交换膜对Pb~(2+)的选择性分离

采用电化学方法在水相中合成了一种新型的电活性α-磷酸锆(α-Zr P)/聚苯胺(PANI)阳离子交换材料,考察该膜在含Pb~(2+)溶液中的电控离子交换性能。分别在碳纳米管(CNTs)和PANI纳米纤维修饰的Au基体上制备了不同结构的α-ZrP/PANI杂化膜,并结合电化学石英晶体微天平(EQCM)技术,原位检测杂化膜的生长过程,分析其成膜机理。研究结果表明,在PANI纤维上制备的杂化膜因其三维多孔结构具有更高的离子交换容量;α-Zr P上的P-OH不仅能够为聚苯胺氧化还原提供氢质子,而且对Pb~(2+)表现出良好的吸附选择性,使该膜在中性含Pb~(2+)溶液中表现出良好的电活性。通过控制该杂化膜的氧化还原状态可以实现对重金属Pb~(2+)离子的选择性分离和回收。     

PANI/Ag-TiO2纳米纤维复合材料的制备及其抗菌性能研究

采用水热法制备Ag掺杂量不同的Ag/TiO2纳米复合材料,通过原位聚合法制备PANI/Ag-TiO2纳米纤维复合材料,利用XRD、SEM、FT-IR等检测技术对复合材料的结构进行了表征。研究了光源、Ag掺杂量、不同实验菌种等因素对PANI/Ag-TiO2纳米纤维复合材料抗菌性能的影响。结果表明：在无光照射情况下,PANI/Ag-TiO2纳米纤维复合材料具有良好的抗菌性能,在长波紫外光照射情况下,抗菌性能进一步增强。在浓度1 mg/mL时,在无需光照的情况下对4种实验菌种杀菌率均达到99.99%。     

不锈钢表面聚苯胺纳米纤维/改性氧化石墨烯/水性环氧复合涂层的制备与防护性能研究

在氧化石墨烯纳米片(GO)改性的基础上,于非盐酸介质中采用原位共聚法合成了聚苯胺纳米纤维/改性氧化石墨烯复合材料(PANI-F/CTGO),将其作为防腐增效组分引入到水性环氧聚合物乳液(WEP)中构建复合涂料。采用电化学方法和盐雾实验研究了涂料在加速腐蚀条件下对不锈钢的腐蚀防护作用,对腐蚀产物结构进行了分析。复合材料中PANI-F与CTGO的化学键接提高了PANI-F/CTGO在环氧乳液中的分散性和相容性。非盐酸介质条件下制备的PANI纳米纤维没有腐蚀介质盐酸的引入,在涂层中能发挥出更好的耐蚀性;PANI-F/CTGO/WEP涂层具有较高的开路电位(OCP)值和阻抗模,耐盐雾时间达到720 h,显示了优异的防腐性能,这主要是PANI-F/CTGO的主动钝化与物理阻隔协同作用的结果。     

温度及组成对Sn/C锂电池负极材料性能影响的研究

利用高压静电纺丝技术与碳热还原相结合,由聚合物(PAN)与含锡无机盐(SnCl_2)制备复合Sn/C复合纳米纤维材料。对不同配比的纺丝液、不同的热处理温度制备的Sn/C复合材料,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和红外光谱仪(IR)等对其结构及性能进行研究,并以其为负极材料制备锂电池,测试其容量和循环性能。研究表明,在700℃,SnCl_2/PAN的比例为1∶1时获得的Sn/C纳米纤维具有最佳性能,经过20个循环后,其容量仍保持745.9mA·h/g,是第二个循环容量的97.8%。     

柠檬酸络合sol-gel法原位合成rGO-La~(3+)/TiO_2及其光催化性能

首先采用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),然后用柠檬酸络合溶胶-凝胶法原位合成GO-La~(3+)/TiO_2,再经硼氪化钠还原得到石墨烯-La~(3+)/TiO_2(rG0-La~(3+)/TiO_2)复合材料;利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、荧光光谱(PL)对其进行表征分析。研究了GO加入量对复合材料光催化效率的影响及复合光催化剂投入量对甲基橙降解率的影响。结果表明:柠檬酸络合法可以有效改善纳米La~(3+)/TiO_2在rGO表面的分散情况;rG0-La~(3+)/TiO_2复合光催化剂的光催化活性明显高于La~(3+)/TiO_2,GO加入量对复合材料光催化性能影响很大;降解甲基橙时,复合光催化剂最佳投入量为0.10g。     

烧结钕铁硼表面复合电沉积氧化石墨烯镀锌层

目的烧结钕铁硼(NbFeB)是一种应用范围非常广泛的多孔磁性材料,由于多孔结构易发生腐蚀,需在其表面制备相应的镀层进行防护。方法利用电沉积法将提前制备的氧化石墨烯(GO)与镀锌溶液混合,在NdFeB基体表面电沉积制备出锌镀层与氧化石墨烯复合镀锌层。结果镀锌液中,氧化石墨烯(GO)的浓度、阴极电流密度以及搅拌速度,对复合镀锌层的表面微观形貌具有一定的影响,同时一定浓度的氧化石墨烯(GO)可以改变镀层的生长取向,Zn/rGO的优先生长晶面由(100)变成(002)。膜层的微观形貌从纯锌紧密堆积在一起的凸起晶粒变成了Zn/rGO的纳米片状形貌。交流阻抗和动电位极化曲线结果表明,镀Zn层和Zn/rGO复合镀锌层经过3.5%Na Cl溶液中浸泡后,Zn/rGO纳米复合镀层的耐腐蚀性能明显增加。结论相比于单一的镀锌层,Zn/GO复合镀锌层的耐腐蚀性明显增加。     

聚苯胺/改性石墨复合材料的电化学制备及其防腐蚀性能研究

采用恒电流法、恒电流阶跃电流法、循环伏安法及自聚合法等4种方法将聚苯胺(PANI)原位沉积在自制的改性石墨(MGE)上,制备出聚苯胺/改性石墨复合材料(PANI/MGE)。利用扫描电镜和红外光谱对PANI/MGE的微观形貌和分子结构进行了表征,利用电化学阻抗谱研究了不同聚合方法所得复合材料的防腐蚀性能。结果表明,4种聚合方法所得复合材料微观形貌与聚合前的改性石墨相似,都呈现平面的片层结构,没有聚合物团簇聚集现象产生。4种聚合方法均能成功实现聚苯胺的原位沉积,聚苯胺与改性石墨之间存在较强的相互作用,且以恒电流阶跃所得复合材料中两者的相互作用最强。5种不同涂层中,恒电流阶跃聚合所得涂层的防腐蚀性能最好,稳定的自腐蚀电位及涂层阻抗最高;循环伏安聚合及恒电流聚合所得两种复合涂层的阻抗及自腐蚀电位均随时间的延长而逐渐下降,涂层很快失效。     

Analysis of the Active Au Species on Au/α-Fe2O3 Catalyst

采用沉积沉淀法制备了CO低温氧化 Au/α-Fe2O3催化剂,利用 X 射线衍射(XRD)、X 射线光电子能谱(XPS)、BET 比表面测定、程序升温还原(H2-TPR)等表征技术,对比了制备过程 pH 值的微小变化、焙烧及光线照射对催化剂结构及催化性能的影响,探明了 Au/α-Fe2O3催化剂的活性物种。结果表明,110 ℃处理的 Au/α-Fe2O3催化剂表面同时存在 Au3+、Au0以及过渡态 Auδ+(0<δ<1),它们对 CO 氧化的活性顺序为 Au3+>Auδ+>Au0;pH 值为 8 条件下制备的催化剂 Au3+含量高、比表面积大,催化性能最好;高温焙烧使氧化态金还原的同时也使载体比表面积严重缩小,催化活性显著下降;紫外线照射可以引起 Au3+的逐渐还原以及 Au0 颗粒的生长,其催化失活作用弱于高温焙烧。     

Au/α-Fe_2O_3 催化剂上金活性物种的分析(英文)

采用沉积沉淀法制备了CO低温氧化 Au/α-Fe2O3催化剂,利用 X 射线衍射(XRD)、X 射线光电子能谱(XPS)、BET 比表面测定、程序升温还原(H2-TPR)等表征技术,对比了制备过程 pH 值的微小变化、焙烧及光线照射对催化剂结构及催化性能的影响,探明了 Au/α-Fe2O3催化剂的活性物种。结果表明,110 ℃处理的 Au/α-Fe2O3催化剂表面同时存在 Au3+、Au0以及过渡态 Auδ+(0δ1),它们对 CO 氧化的活性顺序为 Au3+Auδ+Au0;pH 值为 8 条件下制备的催化剂 Au3+含量高、比表面积大,催化性能最好;高温焙烧使氧化态金还原的同时也使载体比表面积严重缩小,催化活性显著下降;紫外线照射可以引起 Au3+的逐渐还原以及 Au0 颗粒的生长,其催化失活作用弱于高温焙烧。     

石墨烯/铜复合材料的制备与摩擦性能测试

以化学镀结合粉末冶金法制备石墨烯/铜基复合材料(Cu@r GO/Cu)。为了改善石墨烯(r GO)在铜基体中的分散性以及两者之间的可润湿程度,首先采用化学镀工艺制备镀铜石墨烯(Cu@r GO),并通过SEM和XRD对镀层形貌和物相组成进行检测分析。为了检验Cu@r GO/Cu复合材料的摩擦性能,对Cu@r GO/Cu复合材料摩擦性质进行测试。结果表明:Cu@r GO表面均匀镀覆一层铜并附着粒径约为50 nm的纳米铜颗粒,rGO的褶皱结构以及化学镀的预处理过程有利于纳米铜颗粒长大。呈网状结构的镀铜rGO可以很好的释放掉因摩擦而产生的应力集中,形成C—Cu力转移体系,保护摩擦表面;同时散落在r GO表面的纳米铜颗粒,在摩擦过程中类似于许多"滚动轴承",有效地改善复合材料的摩擦性能。     

LiFePO_4/PANI复合材料的制备及电化学性能

通过原位聚合法,制备一系列的导电聚合物(Polyaniline,PANI)的LiFePO4/PANI复合材料。单用傅里叶红外光谱(FTIR)和高分辨透射电镜(HRTEM)表征PANI与LiFePO4之间的相互作用以及PANI对LiFePO4的包覆状况。采用四探针、电化学阻抗谱及恒电流充放电测试复合材料的电导率及其电化学性能。结果表明:当PANI含量为6.75%(质量分数)时,能在LiFePO4的表面形成均匀的包覆层,试样具有最佳的电化学性能,电荷转移电阻较小,交换电流较大,C/12倍率下首次放电容量为151.97mA·h/g,并具有较好的循环性能及倍率性能。     

原位反应法制备的碳化硅涂层/三维编织碳纤维的氧化性能研究

采用原位反应法在三维编织碳纤维(原纤维)表面制得β-SiC涂层,通过XRD,SEM,等温氧化失重和非等温热重分析等测试手段研究了制备方法对涂层性能的影响.结果表明:利用此法可得到均匀、完整,界面结合良好的涂层,涂层厚度增加,涂层/三维编织碳纤维(复合纤维)抗氧化性能增强.并对复合纤维氧化反应的机理进行了研究.     

Au/Co_3O_4的制备、表征及加氢催化性能研究

采用化学浸渍法制备出Au/Co_3O_4纳米复合材料,用透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱(EDS)和X射线粉末衍射(XRD)等对其结构和组成进行了表征,并考察了其在对硝基苯酚加氢反应中的催化性能。表征结果表明,Au纳米粒子很好地分散在Co_3O_4载体上。催化性能测试表明,Au/Co_3O_4纳米复合材料对于对硝基苯酚加氢反应表现出优异的催化活性,TOF值为5.01 min~(-1);此外,催化剂经过5次循环仍然保持优异的催化性能。     

原位聚合聚苯胺改性NiFe-LDH复合涂层的防护性能研究

采用水热法结合原位化学氧化法在304不锈钢表面制备了不同种类NiFe-LDH (层状双氢氧化物)/聚苯胺(PANI)复合涂层。利用SEM、EDS能谱分析、XRD、FT-IR和XPS,对不同LDH的表面形貌和结构进行分析。采用极化曲线和电化学阻抗谱研究了涂层对基底的防蚀性能,并对其耐腐蚀机理进行探讨。结果表明,添加Fe(NO₃)₃得到层状结构的LDH,采用PANI改性可进一步优化LDH的表面结构。PANI和LDH之间存在化学键的结合,二者协同作用提升复合涂层的综合性能。在168 h浸泡期间,NiFe-LDH/PANI复合涂层在1 mol/L H2SO4溶液中具有良好的化学稳定性,为304不锈钢提供优良的物理屏蔽和阳极氧化保护作用。