超级电容器用掺杂聚苯胺纳米材料的乳液聚合法及电容性能研究

以二氧化锰(MnO2)为氧化剂,通过乳液聚合法室温条件下制备了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基磺酸钠(SDS)、曲拉通(T-X100)掺杂的聚苯胺(PANI-SDBS、PANI-SDS、PANI-T-X100)。并采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)以及X射线衍射(XRD)对其结构和形貌进行了表征。以掺杂PANI为活性物质制备电极,1.0mol/L H2SO4水溶液为电解液组装超级电容器,用循环伏安法(CV)、电化学阻抗(EIS)和恒电流充放电技术分别测试了掺杂PANI电化学性能。结果表明,以PANI-SDBS、PANI-T-X100为电极材料的超级电容器在5mA/cm2放电电流下的比电容为393、339F/g,均高于未掺杂PANI的比电容(228F/g),1000次循环后的比电容仍高于未掺杂PANI。其中PANI-SDBS纤维纳米材料具有较高的比容量和良好的循环性能。     

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。     

超级电容器用石墨烯极片的制备和性能

以石墨粉为原料,通过简便的氧化还原法制备了石墨烯。将石墨烯极片在有机电解液体系中组装成超级电容器。利用XRD、SEM对制备的石墨烯电极进行物相和形貌分析。采用恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗对所制备超级电容器的电容性能进行了研究。结果表明,石墨烯电极超级电容器比天然石墨制备的超级电容器的比电容有了明显的提高;在电流密度为200mA/g,电压区间为1.25~2.5V下循环888次后比电容保持在45.5F/g,容量保持率在85.5%,表明石墨烯材料制备的电容器具有较好的充放电循环性能。     

超级电容器用石墨烯极片的制备和性能

以石墨粉为原料,通过简便的氧化还原法制备了石墨烯。将石墨烯极片在有机电解液体系中组装成超级电容器。利用XRD、SEM对制备的石墨烯电极进行物相和形貌分析。采用恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗对所制备超级电容器的电容性能进行了研究。结果表明,石墨烯电极超级电容器比天然石墨制备的超级电容器的比电容有了明显的提高;在电流密度为200mA/g,电压区间为1.25~2.5V下循环888次后比电容保持在45.5F/g,容量保持率在85.5%,表明石墨烯材料制备的电容器具有较好的充放电循环性能。     

复合电极中聚苯胺含量对超级电容器电化学性能的影响

采用原位复合法和界面聚合法分别制备了纤维状的聚苯胺/乙炔炭黑复合材料和聚苯胺,讨论了复合电极中聚苯胺含量对超级电容器电化学性能的影响。研究表明,复合电极材料中聚苯胺的含量不是影响其电化学性能的决定性因素。聚苯胺/乙炔炭黑复合电极(直径约200nm)在5mA/cm2和1mol/L的H2SO4溶液中首次充放电单电极比电容高达432F/g,该值比聚苯胺含量高的复合电极和直径相近纯聚苯胺电极的单极比电容值354和416F/g都高。     

原位聚合制备PANI/GO复合材料及其电化学性能研究

利用原位化学氧化聚合的方法制备了聚苯胺/氧化石墨烯(PANI/GO)复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及红外光谱(IR)等方法对其结构和形貌进行了表征。利用自制的PANI/GO复合材料作为电极材料分别组装了超级电容器及锂离子电池,并对其电化学性能进行了测试。结果表明,GO在不同的电化学器件中均能够明显改善PANI的电化学性能。以PANI/GO作为超级电容器电极材料,放电时其比电容达413.28F/g,高于纯PANI的322.56F/g,1 000次循环后,容量保持率为70%。以PANI/GO作为锂离子电池正极材料,0.1C下首次放电比容量达104.4mAh/g,50次循环后,容量未见衰减。     

Mn~(2+)掺杂聚苯胺的制备及其电容特性研究

以界面聚合法制备了聚苯胺和Mn2+掺杂聚苯胺复合材料。利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)对其结构和形貌进行了表征。在0.5mol/L H2SO4中,通过循环伏安法(CV)、恒流充放电(CP)、交流阻抗谱法(EIS)对电极材料的电化学性能进行了测试。结果表明,当以5mA/cm2的电流密度放电时,Mn2+化学掺杂聚苯胺的电极比电容达403F/g,远高于单纯的聚苯胺,是一种具有优良应用前景的超级电容器材料。     

以氧化石墨为基质制备石墨烯/聚苯胺复合材料及其电化学性能

利用以苯胺与过硫酸铵制备的聚苯胺和改进的Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)为原料,将聚苯胺分散于GO浊液中,再对GO进行还原,制备超级电容器电极材料石墨烯(RGO)/聚苯胺(PANI)复合材料(GRP),利用X射线衍射(XRD)对其结构进行了表征,并对复合材料电化学性能进行了测试。结果表明,复合材料展示良好比电容特性,同时又具有稳定电化学性能。GRP在0.1A/g的电流密度下比电容达到510F/g,1.0A/g电流密度下比电容为485F/g,经过2000次的充放电循环后比电容保持率为92%,即复合物比电容远大于石墨烯,在化学稳定性上远好于PANI。放电响应效率高,在电极中电解质离子容易扩散和迁移。     

高性能聚苯胺/石墨烯复合材料的制备及在超级电容器中的应用

采用化学氧化法制得氧化石墨烯(GO),再用NaBH4还原得到石墨烯(GN);以二氧化锰为氧化剂,室温下通过化学氧化聚合法制备了聚苯胺/石墨烯复合材料(PANI/GN)。采用扫描电子显微镜(SEM)及X-射线衍射(XRD)对其结构和形貌进行了表征。以PANI/GN为活性物质制备电极,1.0mol/L H2SO4水溶液为电解液组装超级电容器,用循环伏安法(CV)和恒电流充放电技术分别测试了PANI/GN电化学性能,在0.1A/g的电流密度下的比容量为468.5F/g,经过1000次连续充放电,电容保持率为84.9%。与PANI、GN单一材料相比,PANI/GN复合物具有较高的比电容和很好的循环稳定性。     

石墨烯/聚吡咯导电复合材料超级电容器电极的制备研究

超级电容器与锂电池相比具有更高的循环稳定性以及更高的能量密度。提高超级电容器电极材料化学稳定性,增大离子吸附比表面积,以获得更好的电化学性能,成为超级电容器研究领域的热点。以湿化学还原法制备的石墨烯为基底,采用原位电化学沉积法制成了石墨烯/聚吡咯导电复合材料超级电容器电极。通过扫描电子显微镜(SEM)对电极的微观形貌进行了观察,利用电化学工作站对组装的超级电容器电化学性能进行了系统表征,同时探讨了沉积浓度和沉积时间对电化学性能的影响。结果表明,在0.2 mol/L吡咯溶液中沉积时间为22.5 min制备出的石墨烯/聚吡咯导电复合材料电极的比电容可达388 F/g,表现出优良的超级电容器电化学性能。     

Facile synthesis of 1-(N-butyl-1,8-naphthalimide-4′-yl)-3-(4-methoxyl-phenyl)-5-phenyl-pyrazoline/polyaniline core-shell nanofibers and polyaniline nanotubes

1-(N-butyl-1,8-naphthalimide-4′-yl)-3-(4-methoxyl-phenyl)-5-phenyl-pyrazoline (BMPP)/polyaniline core-shell nanofibers were synthesized by in situ chemical oxidative polymerization of aniline using BMPP nanofibers as template. BMPP/polyaniline core-shell nanofibers exhibited uniform fibrilliar morphology and possessed BMPP nanofiber core and polyaniline shell, which existed in the form of nanoparticles. BMPP nanofibers were fabricated by the modified reprecipitation method with water as poor solvent. After BMPP/polyaniline core-shell nanofibers were washed with ethanol as good solvent to remove BMPP cores, polyaniline nanotubes with netlike structures were obtained. The molecular structures of BMPP/polyaniline nanocables were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy and UV-vis spectroscopy, respectively. The core/shell structures of BMPP and polyaniline endowed BMPP/polyaniline core-shell nanofibers good electrochemical properties in comparison with BMPP nanofibers.     

乙二胺四乙酸掺杂聚苯胺纳米管的合成与性能

以乙二胺四乙酸为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,采用自组装的方法合成了掺杂态的聚苯胺纳米管。通过扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),红外光谱(IR),X射线衍射(XRD),UV-Vis和四探针法等测试手段对产物的形貌、结构和性能进行了表征。分析了不同乙二胺四乙酸和苯胺的摩尔比对产物的形貌和导电性能的影响。结果表明,不同乙二胺四乙酸和苯胺的摩尔比对产物有一定的影响,随着摩尔比的增加,产物纳米管的直径增大;合成的聚苯胺纳米管具有一定的导电性。     

单宁酸二次掺杂聚苯胺纳米材料的制备及防腐性能

采用直接混合法,在酒石酸体系下合成一次掺杂聚苯胺纳米材料,经氨水解掺杂后,再用单宁酸对其进行二次掺杂制备出单宁酸二次掺杂聚苯胺材料,解决了单宁酸体系下苯胺无法有效聚合制备聚苯胺的难题。通过扫描电镜、红外光谱及紫外光谱测试对产物进行了表征,利用电化学工作站测试了不同聚苯胺薄膜对Q235碳钢的防腐蚀性能。结果表明,通过二次掺杂方法,单宁酸能有效地掺杂到聚苯胺中,获得形貌良好的纳米纤维;单宁酸二次掺杂聚苯胺能较长时间有效地保护金属基材,其防腐蚀效率最高可达86.02%,在天然海水中浸泡7 d后仍能保持在78.84%。     

Sea Cucumber-like Polyaniline Nanofibers Synthesized by Aqueous Solution Method

The preparation of polyaniline nanofibers in aqueous solution was studied as functions of the concentrations and ratios of reactants. The morphology and microstructure of polyaniline nanofibers are affected by the concentrations and proportions of the reactants. A special kind of sea cucumber-like polyaniline nanofibers can be prepared under control of reaction conditions. Secondary growth is the formation mechanism. In addition, the bulk electrical conductivity of these sea cucumber-like polyaniline nanofibers was higher than that of other common polyaniline nanofibers.     

Polyaniline/Vanadium oxide composites: An effective control in morphology by varying reactant concentrations

A one pot synthesis protocol is presented for the realization of organic/inorganic hybrid nanostructures comprised of polyaniline and vanadium oxide. The polyaniline/vanadium oxide hybrid morphology is tailored by controlling the relative concentration of reactants which resulted in diverse morphologies ranging from nanorods, combined nano/microrods to porous nano/microspheres. Temporal evolution of morphology is investigated to elucidate the formation mechanism in detail. The prepared composites exhibit enhanced thermal stability in comparison to pure polyaniline which may be attributed to the strong chemical combination of vanadium oxide and polyaniline within the composites as prevailed by FTIR and TGA analysis of the products. This simple and controllable approach for synthesizing the organic/inorganic hybrid material should have future applications in energy storage devices, sensors and many more.     

聚苯胺的抗菌性及其机制

进行了聚苯胺溶出液、聚苯胺粉末和聚苯胺复合漆膜的抗菌性实验,用FT-IR检测了溶出液的成分,研究了本征态聚苯胺和掺杂态聚苯胺对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和枯草芽孢菌的抗菌性能及其随作用时间的变化,研究了与聚苯胺作用前后细菌的形貌变化以及聚苯胺的抗菌机制。     

掺杂态聚苯胺微米管的制备与表征

以同时带有亲水基(-SO3-)和疏水基(-C14O14N3)具有两性双亲结构的甲基橙为掺杂剂,利用软模板法制备聚苯胺微米管.通过扫描电镜和透射电镜对制得的聚苯胺微观形貌进行表征,利用傅里叶红外光谱(FTIR)和紫外-可见光谱(UV-vis)对所制备的聚苯胺和本征态聚苯胺进行了对比分析.     

三氟乙酸掺杂的聚苯胺微/纳米管的制备和表征

三氟乙酸(TFA)为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,在氧化还原反应过程中,通过改变三氟乙酸和苯胺(An)单体的物质的量比([TFA]/[An]),实现了聚苯胺微/纳米结构的可控自组装。在较低的苯胺浓度下,即[TFA]/[An]=2或1时,聚苯胺形态为颗粒状;随着反应体系中苯胺浓度的升高,物质的量比[TFA]/[An]=0.5,0.25时,产物能形成聚苯胺微/纳米管,其外径大约为200 nm~300 nm,空心处内径大约为30 nm~80 nm,微/纳米管表面凹凸不平,存在圆球状聚苯胺颗粒。聚苯胺微/纳米管为掺杂态,在电子吸收光谱中,分别在350 nm附近和630 nm处出现吸收峰。聚苯胺微/纳米管的电导率为10-3S/cm~10-4S/cm。XRD结构分析表明,聚苯胺微/纳米管为部分结晶性材料。     

以过氧化苯甲酰为氧化剂合成聚苯胺纳米纤维

以过氧化苯甲酰（BPO）为氧化剂，在油／水两相体系中制备了聚苯胺纳米纤维。研究了温度、酸的种类、氧化剂浓度及酸度等聚合条件对聚苯胺形貌的影响。研究结果表明当BPO浓度为0．8mmol／L时，在2．0mol／L的盐酸介质中所合成的聚苯胺纳米纤维较好，温度对形貌没有明显的影响。当盐酸浓度〉2．0mol／L或采用硫酸、有机酸做酸性介质时无聚苯胺纳米纤维生成。提出了纳米纤维生长机理。     

Ni-Zn-La铁氧体/聚苯胺纳米复合材料的原位合成与性能研究

采用超声场下原位聚合法制备了Ni-Zn-La铁氧体/聚苯胺纳米复合材料.其结构、形貌和电磁性能分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和HB8510网络矢量分析仪进行了研究.结果表明:盐酸掺杂后的聚苯胺是部分结晶的;Ni-Zn-La铁氧体与聚苯胺分子链之间存在某些相互作用;与聚苯胺相比,Ni-Zn-La铁氧体...