聚苯胺/TiO_2纳米复合膜的制备及表征

利用溶胶-凝胶法和浸渍-提拉法于载玻片表面沉积了TiO2纳米薄膜,然后通过化学氧化法得到了聚苯胺/TiO2纳米复合膜。借助XRD、AFM、UV-Vis、XPS等方法对复合膜进行了表征。结果表明,所得TiO2薄膜由规则立方体外形的纳米TiO2组成,颗粒直径为20nm。包覆后所得聚苯胺/TiO2复合膜由不规则球形颗粒组成,颗粒直径增大为35nm。薄膜的UV-Vis光谱分析表明,聚苯胺/TiO2复合膜的吸收带边约为390nm,对可见光的吸收显著增强。XPS分析结果表明,复合膜中N+/N之比高达0.63,高于块体聚苯胺的0.57和理想的本征态盐中的0.5,表明掺杂程度高。     

TiO2/SnO2复合薄膜的亲水性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2／SnO2复合薄膜，通过XRD、XPS、UV透射光谱的分析及薄膜表面接触角、光催化降解甲基橙等的分析，研究了SnO2与TiO2配比、热处理温度、膜厚度等因素对复合膜的亲水性、透光率及光催化活性的影响。结果表明：复合膜的亲水性和光催化活性均优于单纯TiO2，当SnO2与TiO2的摩尔比为1％-5％时，所制备的薄膜具有超亲水特性；热处理温度为450℃时薄膜亲水性最好，膜厚度的增加有利于亲水性的改善。     

化学镀Ni-P合金/TiO2复合膜的耐蚀性研究

在改进常规制备方法的基础上，提出化学镀/溶胶-凝胶复合法在碳钢表面制备TiO2复合膜的新技术。用衍射研究了复合膜的组织形态，采用环境扫描电镜（ESEM）表征了复合膜的表观和断面形貌，用极化电阻、阳极极化曲线测量等方法研究TiO2复合膜在0.5mol/L硫酸和0.5mol/L氯化钠溶液中的耐蚀性能。结果表明A3钢表面的TiO2复合膜耐蚀性能优良。     

乙基纤维素/TiO2复合膜的制备及气体渗透性能

以乙基纤维素(EC)和正钛酸丁酯(TBT)为主要原料,通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了EC/TiO2复合膜。研究了TiO2粒子在复合膜中分布形貌、复合膜的结构变化及对气体渗透和分离性能的影响。结果表明,TiO2质量分数达到25%时,微米级的TiO2粒子均匀分散在复合膜中,复合膜形成有机-无机三维网络结构,测试气体在膜中的渗透行为主要受动力学因素控制,其中H2、O2透气系数分别增大至纯EC膜的1.8倍和1.3倍,H2/N2及O2/N2分离性能略有提高。     

TiO2/ Al2O3复合薄膜的亲水性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2／Al2O3复合薄膜，通过XRD、XPS、UV透射光谱的分析及薄膜表面接触角的测量，研究了Al2O3与TiO2配比、热处理温度、膜厚度等因素对复合膜的亲水性、透光率的影响。结果表明：Al2O3的加入和膜厚度的增加均有利于TiO2薄膜亲水性的改善；热处理温度对TiO2／Al2O3复合膜的亲水性有较大影响，其中经450℃热处理的薄膜亲水性最好；Al2O3的加入未降低复合膜的可见光透光率，其平均透光率大于80％。     

磺化聚芳醚酮砜/TiO2复合质子交换膜的制备与性能

为了满足高温燃料电池对质子交换膜的要求,通过溶胶共混法制备了掺有不同含量TiO2纳米粒子的磺化聚芳醚酮(SPAEKS)/TiO2复合膜。红外光谱证实TiO2被引入到SPAEKS共聚物中。扫描电镜(SEM)照片显示,纳米级的TiO2粒子能够均匀地分散在SPAEKS共聚物基体中。通过对复合膜的性能测试发现TiO2的引入,复合膜的热稳定性、吸水率、保水能力及阻醇性能都有所提高。而且SPAEKS/TiO2复合膜的质子传导率高于SPAEKS膜,并在高温时尤为明显,能够满足高温燃料电池的需要。     

纳米TiO2/丝素复合膜的制备及其机械性能研究

为获得良好强度的纳米TiO2/丝素复合膜,在丝素蛋白溶液中添加了纳米TiO2,采用复合法,通过控制配比,pH等条件制备了不同形态的复合膜,并以普通丝素膜作对照,用AFM,EDS和IR对复合膜进行了表征,在此基础上,研究了复合膜的机械性能.实验结果表明,复合膜制备方法合理,当W(TiO2)=1/1000时,纳米TiO2以粒径50nm左右均匀分散于复合膜中,纳米TiO2的加入,促进了丝素无规卷曲构象向β-折叠构象的转化,使复合膜表现出较丝素膜更优异的机械强度.     

PI/TiO2纳米复合膜的气体分离性能

通过溶胶-凝胶法制备出系列聚酰亚胺PI(HQDPA—DMMDA)／TiO2纳米复合气体分离膜．采用TEM、WAXD和DSC等手段测试了复合膜的某些物理特性；研究了复合膜对H2、N2、O2、CO2和CH4等五种气体的透气性能及其与温度的关系，并对复合膜的结构与透气性能的关系作了推测．结果表明，TiO2的引入并未明显改变PI的分子链间距．随着PI中TiO2含量的增加，复合膜的透气系数开始逐渐增加，当TiO2含量为22．3％时，则显著增加，且仍保持很高的分离系数．提出用无机纳米网络促进传输作用来解释复合膜的透气机理．     

醋酸纤维素/TiO_2复合膜的制备及性能研究

用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2,以纳米TiO2作为无机相添加剂,以醋酸纤维素(CA)作为成膜剂,乙酸甲酯为溶剂,使用流延法制备醋酸纤维素/TiO2复合膜。运用FT-IR、UV-Vis等方法对复合膜进行表征。结果表明,复合膜的热稳定性、耐碱性以及对紫外线的吸收均有所提高。在光照下,对E.coli的抗菌性有所提高。     

TiO_2/聚苯胺复合材料的合成、结构表征及光催化性能

在室温下,以苯胺为单体、钛酸四丁酯为反应物,通过化学氧化原位聚合和溶胶-凝胶的方法制备了TiO2/聚苯胺复合材料。利用X-射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪、紫外-可见吸收光谱仪、热失重分析仪等对复合材料表面的微观结构及热稳定性进行了表征。通过光催化降解甲基橙实验评价了TiO2/聚苯胺复合光催化剂在紫外光条件下的光催化活性,实验表明,TiO2/聚苯胺复合材料的催化效率大大提高,特别是TiO2/聚苯胺(质量比例为1/2)复合材料对甲基橙的降解效率最高达到85.7%。     

Electrical and structural characterization of plasma polymerized polyaniline/TiO2 heterostructure diode: a comparative study of single and bilayer TiO2 thin film electrode

A heterostructure was fabricated using p-type plasma polymerized polyaniline (PANI) and n-type (single and bilayer) titanium dioxide (TiO2) thin film on FTO glass. The deposition of single and bilayer TiO2 thin film on FTO substrate was achieved through doctor blade followed by dip coating technique before subjected to plasma enhanced polymerization. To fabricate p-n heterostructure, a plasma polymerization of aniline was conducted using RF plasma at 13.5 MHz and at the power of 120 W on the single and bilayer TiO2 thin film electrodes. The morphological, optical and the structural characterizations revealed the formation of p-n heterostructures between PANI and TiO2 thin film. The PANI/bilayer TiO2 heterostructure showed the improved current-voltage (I-V) characteristics due to the substantial deposition of PANI molecules into the bilayer TiO2 thin film which provided good conducting pathway and reduced the degree of excitons recombination. The change of linear I-V behavior of PANI/TiO2 heterostructure to non linear behavior with top Pt contact layer confirmed the formation of Schottky contact at the interfaces of Pt layer and PANI/TiO2 thin film layers.     

纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极的制备

目的以纳米纤维素/碳纤维复合膜为导电基底,制备纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管超级电容器电极。方法利用超声处理和真空抽滤制备纳米纤维素/碳纤维复合膜;利用原位聚合法制备聚苯胺和聚苯胺/碳纳米管复合材料;通过真空抽滤法制备纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺电极和纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极。结果在纳米纤维素/碳纤维复合膜中,碳纤维形成了互穿导电网络结构,是良好的超级电容器电极导电基体;纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极具有良好的电化学性能,在扫描速率为5 mV/s的条件下,质量比电容为380.74 F/g,且在1000次循环测试后,电容保留率为88.05%。结论以纳米纤维素/碳纤维导电复合膜作为基体制备的纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极具有良好的电化学性能,可以作为超级电容器电极。     

聚苯胺/银复合薄膜的制备及其耐蚀性能

为了研究聚苯胺(PANI)/银复合薄膜对不锈钢的防腐蚀性能,采用循环伏安法在不锈钢表面沉积一层Ag后,再通过对苯胺的电化学聚合制备了PANI膜。利用阳极极化法和交流阻抗法研究了PANI/Ag复合膜的耐蚀性及其影响因素。结果表明:在0.1 mol/L NaC l溶液中,不锈钢覆盖复合膜后的自腐蚀电位比无膜时有所提高,其耐蚀性能得到增强;电化学聚合溶液浓度、扫描速率及扫描上限等因素对复合膜耐蚀性的影响情况为:电解液中苯胺和硫酸浓度过高或过低都会影响膜的致密度,从而影响复合膜的耐蚀性;电化学参数的变化会影响复合膜的聚合速率,使复合膜的抗腐蚀能力不同;当苯胺单体浓度为0.2 mol/L、硫酸浓度为1 mol/L、扫描电位上限为1 V、扫描次数为50次、扫描速率为50 mV/s时,采用循环伏安法聚合苯胺,可形成沉积致密度高、耐蚀性好的复合膜。     

聚苯胺/聚四氟乙烯导电复合膜的电化学制备和表征分析

在聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜上电化学制备硫酸和磺基水杨酸(SSA)共掺杂的导电聚苯胺(PANI)复合膜,采用四因素三水平的正交设计法优化工艺条件,并在其上继续沉积银,研究了沉积银电流密度和时间及拉伸对复合膜电导率的影响。采用拉曼光谱、X射线衍射和扫描电镜对复合膜进行了表征。结果表明,在最佳工艺条件下制备的PTFE-PANI复合膜电导率可达36.9S/cm,此复合膜经20mA/cm2沉积4min的银可使其电导率显著提高到5379S/cm。对最优条件制备的PANI-PTFE和PANI-PTFE-Ag复合膜进行适当程度的拉伸均可提高其电导率,PT-FE系列复合膜展现出较优异的力学性能。拉曼光谱表明PTFE、PANI和银复合良好。复合膜有一定的结晶度,经拉伸后复合膜结晶度增大,电导率显著提高;PANI在PTFE上呈颗粒状生长,颗粒尺寸均匀,直径约为200nm,Ag呈树枝状镶嵌、覆盖在PANI颗粒间,与PANI复合很好并形成三维导电网络。     

Diode behavior of electrophoretically deposited polyaniline on TiO2 nanoparticulate thin film electrode

An inorganic/organic hetrostructure diode was constructed by the electrophoretic deposition of the p-type polyaniline (PANI) on an n-type titanium oxide (TiO2) nanoparticulate thin film. The bonding and internalization of PANI to TiO2 nanoparticulate thin film were confirmed by the morphological, structural and optical studies of electrophoretically deposited PANI/TIO2 nanoparticulate thin film. The increased size of TiO2 nanoparticles indicated the well penetration of PANI molecules into the pores of mesoporous TiO2 nanoparticulate thin film. The XPS studies of PANI/TiO2 heterostructure exhibited the surface bonding and interaction between PANI molecules and TiO2 nanoparticles. The current-voltage (I-V) characterization of PANI/TiO2 heterostructure was carried out in the forward and the reverse bias at the applied voltage ranges from -1 V to +1 V with a scan rate of 2 mV/s. The constructed Pt/PANI/TiO2 heterostructure device established diodic behavior with non-linear nature of I-V curves.     

石墨烯的种类对剑麻纳米纤维素/石墨烯/聚苯胺复合材料电化学性能的影响

基于绿色可再生的剑麻纳米纤维素,采用超声分散方法制备剑麻纳米纤维素/石墨烯(CNF/G)分散液,通过机械共混法制备剑麻纳米纤维素/石墨烯/聚苯胺(CNF/G/PANI)复合材料,采用红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱和扫描电镜对复合材料的结构和形态进行表征,采用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法研究材料的电化学性能,侧重研究石墨烯的种类对CNF/G/PANI复合材料电化学性能及结构的影响。结果表明,加入石墨烯纳米片(GNS),聚苯胺(PANI)和剑麻纳米纤维素(CNF)穿插于GNS中,产生较多的孔洞,复合材料的比电容最高值达到322.25 F/g,内阻仅为0.77Ω,在5 A/g的电流密度下,循环充放电1000次,复合材料的电容保持率达到76.92%。     

导电聚苯胺/二氧化锰复合材料原位化学合成制备及表征

通过合理选择二氧化锰加入苯胺/过硫酸铵/酸水反应体系的时间,制备了各种含量的聚苯胺/二氧化锰复合材料(PANI/MnO₂)。用FTIR、UV-VIS、XRD和SEM对原位制备的PANI/MnO₂进行了表征。XRD证明了原位合成的复合材料中聚苯胺组分为无定型,MnO₂的晶型在反应前后未发生变化。SEM证明了反应中形成的聚苯胺倾向于在MnO₂颗粒表面沉积,得到一种包裹型的PANI/MnO₂复合材料。用苯胺的盐酸溶液在静止状态下处理复合材料,可得到一种树状珊瑚形貌的聚苯胺,这种形貌的聚苯胺不同于酸水体系中常见的颗粒状聚苯胺。     

SiO2／TiO2复合薄膜光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉法在玻璃表面镀制了SiO2/TiO2复合薄膜,以SEM,XPS,UV-Vis等手段对其进行了表征;通过对亚甲基蓝的降解反应,研究了SiO2/TiO2复合薄膜在紫外光下的光催化性能。结果表明:在玻璃片上预镀SiO2层使TiO2薄膜中的Na 和Mg2 含量明显降低,同时,有利于TiO2薄膜中晶粒的长大,提高了光催化性能。     

TiO2膜/硅胶复合微球的制备及光催化性能

采用硅胶微球为载体,以TiO2溶胶为涂膜液,制备TiO2膜/硅胶复合微球,用XRD,FT-IR和显微镜等对催化剂的物相、形貌行了表征,并考察其对甲基橙溶液的光催化降解性能.结果表明:TiO2膜和硅胶微球之间存在化学键合作用,涂膜5层微球粒径为0.5～3mm,呈白色,水溶液中透明,是理想的光催化材料.其光催化性能随涂膜层数和催化剂用量的增加而增大,涂膜的5层微球甲基橙降解率可达85%.     

超级电容器用聚苯胺／活性炭复合电极的研究

通过循环伏安法在多孔活性炭表面沉积了聚苯胺膜,并采用扫描电子显微镜、交流阻抗潜以及恒电流允放电技术对聚苯胺、活性炭和聚苯胺/活性炭复合电极进行了研究.结果显示:聚苯胺在活性炭表面形成一层由多孔网状结构组成的均匀的膜.聚苯胺/活性炭复合电极比活性炭电极具有更高的容量,同时比聚苯胺电极具有更好的循环稳定性.聚苯胺/活性炭复合电极的比电容为587F/g,而活性炭电极仅为140F/g.在50次充放电循环后,聚苯胺电极比电容从513降至334F/g,而聚苯胺/活性炭复合电极从415F/g下降为383F/g.