聚乙撑二氧噻吩/多壁碳纳米管复合材料的制备与电化学性能研究

以三氯化铁为氧化剂,通过原位聚合法制备聚乙撑二氧噻吩/多壁碳纳米管复合材料.热重分析结果表明：聚乙撑二氧噻吩/多壁碳纳米管复合材料相对于聚乙撑二氧噻吩具有更好的热稳定性;采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）对产物的结构与形貌进行表征,聚乙撑二氧噻吩在多壁碳纳米管表面形成了均匀的包覆层,两者之间存在一定的界面作用.在1 mol/L氯化钾（KCl）溶液中,采用循环伏安测试法（CV）研究样品的电化学性能,聚乙撑二氧噻吩/多壁碳纳米管复合材料的比电容可达139.8 F/g.     

LiVO_3/石墨烯复合材料制备及电化学性能研究

为提高 Li VO_3的电化学性能,通过简易溶液法制备了一系列 Li VO_3/ 石墨烯( 质量分数分别为 0,3% ,5% ,7% ) 复合材料。借助 X 射线衍射( XRD) 、扫描电镜( SEM) 、电化学交流阻抗测试( EIS) 、恒电位间隙滴定( GITT) 等表征技术,考察石墨烯包覆以及石墨烯的含量对 Li VO_3的晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明: 通过溶液法可实现石墨烯包覆,石墨烯包覆能细化晶粒; 随着石墨烯含量的增大,样品颗粒尺寸减小,锂离子扩散系数增大,材料电子导电率提高,因而Li VO_3/ 石墨烯复合材料的倍率性能和循环性能都有一定程度的提升。石墨烯质量分数为 5% 的样品 LVO / Gr - 3 综合性能最优,首次放电容量可达 338 m Ah/g,在 200 m A/g 的电流下循环 100 次,容量保持率为 71. 4% 。     

石墨烯/二氧化锰复合材料的制备及其电化学性能的研究

以氧化石墨烯、硫酸锰和高锰酸钾为原料,通过控制原料的配比、水热反应的时间与温度以及体系的p H值,制备了不同反应条件下的石墨烯/二氧化锰(RGO/MnO_2)复合材料.采用傅里叶红外光谱(FT-IR),X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线能谱(EDS)对复合材料的形貌和结构进行了表征.结果发现:复合材料呈现出一种包覆状结构,二氧化锰有效嵌入石墨烯片层之间和包覆在其表面,既阻止了石墨烯片的团聚又能够很好地发挥协同效应;水热反应的时间和温度是影响复合材料形貌和结构的主要因素;通过循环伏安曲线和交流阻抗谱分析复合材料的电化学性能,测试结果表明二氧化锰的加入提高了复合材料的比电容量,在1 mol/L的Na_2SO_4电解液,2 mV/s扫描速率下,材料的最佳比电容量达到380 F/g.     

碳纳米管导电增强聚乙撑二氧噻吩复合材料的研究

采用原位聚合法以三氯化铁作为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂和引发剂制备碳纳米管/聚乙撑二氧噻吩复合材料.通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、红外光谱（IR）对样品形貌及结构进行表征,采用循环伏安测试法（CV）研究碳纳米管/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的电化学行为.结果表明：聚乙撑二氧噻吩纳米颗粒均匀包覆于多壁碳纳米管的表面,形成核壳结构;随碳纳米管含量的增加,复合材料的电化学性能随之改善,当碳纳米管质量分数为28.6％时,碳纳米管/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的比电容达到179.8 F/g,且电化学活性最好.     

氧化石墨烯/聚苯胺纳米线复合材料的制备及电化学电容性能研究

采用化学法在氧化石墨烯(GO)表面垂直生长出聚苯胺(PANI)纳米线阵列。利用SEM、FT-IR、Raman对所制备的GO/PANI复合材料的形貌及结构进行表征。该复合材料的电化学电容性能通过循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)和恒流充放电进行表征。研究结果表明:在0.2A/g的电流密度下,GO/PANI电极首次充放电比电容可高达469F/g,高于纯PANI电极的452F/g,复合材料的电荷传递电阻为1Ω·cm2。同时,GO/PANI的循环稳定性及倍率特性得到极大的增强。     

二氧化钛/石墨烯复合材料的合成及电化学性能

为了提高TiO_2的导电性和材料的分散性,进而提高材料的倍率性能和循环性能,将二氧化钛与石墨烯复合,通过水热法合成了二氧化钛/石墨烯(TiO_2/rGO)复合材料,并对材料的形貌进行了表征,测试了材料用于锂离子电池的电化学性能.结果表明:与石墨烯复合后材料的比容量和倍率性能均升高,在电流密度为0.1C(C=150 mA/g)下,初始放电容量为374 mAh/g,50周后的放电比容量仍保持在165 mAh/g,循环保持率为44%,远高于同种方法下合成的二氧化钛样品50周后的比容量50 mAh/g和保持率17%.     

石墨烯/HDPE复合材料的制备及性能研究

以可膨胀石墨为原料,采用微波加热法和熔融共混法成功制备了石墨烯/HDPE复合材料.运用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、X-射线衍射仪(XRD)和拉伸测试等方法对其性能进行表征.结果表明：厚片石墨烯(TSG)与HDPE基体具有良好的相容性;同时片层结构的石墨烯为HDPE结晶提供异相成核剂,使其结晶度提高;当加入的TSG质量分数为0.3%时,HDPE拉伸强度由22.5 MPa提升到24.9 MPa,提升了10.7%,弯曲模量由443.5 MPa提升到510.4 MPa,提升了15.1%,冲击强度由55.3 kJ/m²提升到56.0 kJ/m²,提升了1.3%,明显提高了复合材料力学性能.     

MoS2/石墨烯纳米复合材料的制备及其锂电性能研究

采用一种简单的水热法制备MoS2/石墨烯纳米复合材料,通过XRD,SEM,TEM,XPS等对合成的复合材料的结构和形貌进行表征,在充放电电压为0.001～3V,恒电流密度为100 mA/g条件下对MoS2和MoS2/石墨烯复合材料的电化学性能进行测试和分析.通过对比发现,MoS2/石墨烯复合材料首次充放电容量分别677.6 mAh/g和835 mAh/g,库伦效率为81％,40次循环后其放电容量仍维持在753 mAh/g,较单纯的MoS2具有更高的可逆容量和更好的循环稳定性.对MoS2/石墨烯复合材料在不同电流密度下的充放电测试发现,即使在大电流条件下充放电,电极仍能保持稳定的循环行为,表明MoS2/石墨烯复合材料具有良好的倍率性能.     

改性石墨烯/氯丁橡胶复合材料的制备及性能

以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)改性石墨烯(GE)为分散相加入氯丁橡胶(CR)基体中,混炼制备出改性石墨烯/氯丁橡胶(KH-GE/CR)复合材料.采用傅里叶红外光谱仪,X射线衍射仪和扫描电镜对改性前后石墨烯的结构进行表征,考察了硫化温度、不同含量KH-GE对KH-GE/CR复合材料力学性能和导电性能影响.结果表明:KH-570改性后的GE层间距增大,改善了在CR基体中的分散性;KH-GE/CR复合材料较佳硫化温度为180℃;KH-GE含量为1.5g时力学性能和导电性能良好,拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度较未添加KH-GE分别提高了123%、32%和29%.     

原位改性法制备功能化石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其性能研究

将Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)均匀分散于溶解有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的四氢呋喃溶剂(THF)中,反溶剂法得到氧化石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料。因为超临界CO_2对许多低分子物质有较强的溶解能力,可以使大多数聚合物发生溶胀,可实现固态基体中氧化石墨烯的原位改性。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)对改性效果进行表征;热重量分析(TGA)、差示扫描量热法(DSC)、动态力学分析仪(DMA)等方法表征改性后复合材料的热学、力学性能。结果显示,成功实现了氧化石墨烯在固态聚合物基体中的原位改性。氧化石墨烯与改性后氧化石墨烯均对聚合物基体的力学性能、热学性能起到改善作用。填料含量达到3%(质量分数)时力学强度提高22%~31%,复合材料玻璃化转变温度提高10℃左右。     

Synthesis and Bio-activities of Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT)/Poly(styrene sulfonate)(PSS)/Gelatin Layer on Indium Tin Oxide(ITO)-coated Glass

Poly(3, 4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT), together with its dopes, such as poly(styrene sulfonate)(PSS), has been acknowledged to have a wide range of biomedical applications as an important conducting polymer. In this study, gelatin can be polymerized into PEDOT/PSS polymers on indium tin oxide(ITO)-coated glass. PEDOT/PSS/gelatin layer on ITO-coated glass significantly decreases electrochemical impedance spectroscopy(EIS) and increases charge delivery capacity relative to the gelatin layer and bare ITOcoated glass, comparable to the PEDOT/PSS layer on ITO-coated glass. PEDOT/PSS/gelatin layer on ITOcoated glass enhances pheochromocytoma(PC 12) cell affinity, possesses a high biocompatibility and promotes PC 12 cell growth by delivery of electrical stimulation. These results suggest that gelatin can be incorporated into the PEDOT/PSS polymers through electrochemical polymerization and the PEDOT/PSS/gelatin layer on ITO-coated glass possesses high electrochemical and biological activities.     

活性石墨烯的制备及其电化学电容特性的研究

将超声分散处理的氧化石墨直接与氢氧化钾按一定比例混合,经过高温活化处理,制备得到活性石墨烯。采用XRD、TEM以及氮气吸脱附对活性石墨烯的微观结构、表面形貌以及比表面积进行表征分析,并考察材料的电化学电容特性。结果表明:经过直接活化制备得到的活性石墨烯具有很高的比表面积(高达1220m~2/g)和较大的孔容积(0.995cm~3/g)。电化学性能测试结果表明:在1A/g电流密度下,6mol/L KOH溶液中活性石墨烯电极材料的质量比电容能达到111F/g,经过5000次充放电循环后,电容保持率仍为99.2%。     

聚3,4-二辛氧基噻吩的制备及电致变色性能研究

采用亲核取代和醚交换反应合成了双烷氧基取代噻吩,并由电化学氧化聚合方法制备了能溶于一般有机溶剂的共轭聚合物——聚3,4-二辛氧基噻吩。用红外光谱、核磁共振氢谱、紫外可见光谱、循环伏安法、光谱电化学法等测试手段和方法研究了聚合物的电化学氧化还原性能和电致变色性能。结果表明：所得聚合物薄膜具有稳定可逆的氧化还原性能和电致变色性能;其氧化还原电位在630～900mV之间,其还原态可见光谱在450～650nm之间出现三重峰特征;聚合物薄膜还原态呈透明紫色,氧化态呈浅蓝色,600nm处最大对比度为18.1％。     

石墨烯/ Pd复合材料的制备及其形成机制研究

采用氯化双乙二胺钯Pd(en)2Cl2为钯的前驱体、氧化石墨为炭的前驱体,先将Pd(en)22+插入氧化石墨层中,再用NaBH4化学还原插层的氧化石墨,从而制备出石墨烯/Pd复合材料。并用X衍射(XRD)、场扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)和N2吸附表征复合材料的结构,且在此基础上推导出石墨烯/Pd复合材料的形成机制。     

Pt/CoMoO4纳米复合材料的制备及对葡萄糖电催化

超灵敏和高抗干扰性葡萄糖检测对于糖尿病的临床诊断相当重要。采用水热法在泡沫镍基体上生长CoMoO₄纳米棒,进一步利用电化学沉积技术在CoMoO₄上制备纳米Pt,获得Pt/CoMoO₄复合材料。扫描电子显微镜显示纳米Pt的直径约为30 nm,均匀分散在CoMoO₄纳米棒表面。利用循环伏安法和计时安培法研究了不同材料对葡萄糖的电催化性能,结果表明, Pt/CoMoO₄具有优异的葡萄糖检测性能,响应电流与葡萄糖浓度在1μmol/L～0.5 mmol/L和0.5～3 mmol/L范围内呈现良好的线性关系,灵敏度为4.59 mA·mmol·L^-1·cm^-2,检测限为0.3μmol/L,显现了纳米Pt与CoMoO₄纳米棒的协同效应。该电极具有响应时间短、灵敏度高、抗干扰能力强等优点,是一种成本低、实用性能高的葡萄糖检测电极。     

氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶的制备与性能

为了拓展石墨烯凝胶在超级电容器方面的应用,采用氨水与水合肼作为掺杂剂和还原剂,通过与氧化石墨烯的水热反应制备了氮掺杂石墨烯凝胶,并进一步运用原位聚合的方法在氮掺杂石墨烯凝胶上负载聚苯胺,得到氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶. 利用X射线衍射、扫描电子显微镜对产物的结构和微观形貌进行表征,采用循环伏安、恒电流充放电等方法测试其电化学性能. 结果表明,氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶与纯氮掺杂石墨烯凝胶相比,电化学性能有显著的提高. 当扫描速率为10 mV/s时,复合凝胶的比电容约为500 F/g;在恒电流充放电实验中,当电流密度增加到10 A/g时,复合凝胶的比电容仍然保持在约400 F/g. 当循环伏安扫描1 000圈后,比电容的保持率达到80%. 这些表明氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶拥有突出的电化学性能,也表明了氮掺杂石墨烯/聚苯胺在超级电容器方面将会有很好的应用前景.     

UV irradiation induced conductivity improvement in poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) film

We describe a simple method to increase the conductivity of poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS)film by exposure to ultraviolet(UV)light in vacuum.Up to four order of conductivity improvement(from 10 3to 50 S/cm)is achieved by irradiating PEDOT:PSS film with 254 nm ultraviolet(UV)light.Increased conductivity in UV treated PEDOT:PSS film is stable under ambient exposure.The mechanism for conductivity improvement is investigated by current-voltage measurement,atomic force microscopy,and absorption spectrum.Photo-cross-linking of PSS chains is determined as the reason for conductivity improvement.Our result demonstrates that UV treatment is capable of modifying the conductivity of PEDOT:PSS film independent of the process of film formation.     

石墨烯/聚(N-异丙基)丙烯酰胺复合薄膜电极材料的制备

石墨烯凭借巨大的比表面积和优良的电性能在储能领域受到广泛的关注,但团聚问题限制了其应用发展。针对由Hummers法合成的石墨烯分别采用聚丙烯酰胺和聚N-异丙基丙烯酰胺进行改性,制得石墨烯/聚丙烯酰胺、石墨烯/聚N-异丙基丙烯酰胺自支撑薄膜,以亲水大分子链网络在石墨烯片层间阻隔其层间团聚。结果表明,改性后的石墨烯薄膜具有优异的保水性,当其作为电极材料时显现出良好的循环稳定性和较大的比电容。其中,石墨烯/聚N-异丙基丙烯酰胺自支撑薄膜处于电流密度为0.2 A/g时的电极比电容可达273.8 F/g。