PANI/TiO2复合材料的合成条件研究及可见光催化性能

采用原位化学氧化聚合法制备了一系列不同酸掺杂和不同氧化剂用量的PANI/TiO2复合光催化材料,利用IR对其结构进行表征,并研究了该系列光催化材料在可见光下对甲基红的降解情况.通过研究表明当苯胺与TiO2的质量比为5∶1,AN与APS摩尔比为2∶1时,可见光催化活性较好;硫酸掺杂的PANI/TiO2可见光催化活性较好.     

间甲酚和磺酸对聚苯胺“协同掺杂”作用研究

将甲酚作为一种掺杂剂与传统掺杂剂对聚苯胺(PANI)进行共同掺杂,并通过改变甲酚掺杂量和掺杂方式,制备得到一系列甲酚、磺酸共同掺杂PANI。测定了掺杂产物的电导率、结晶度和热稳定性,结果表明,甲酚和磺酸共同掺杂使PANI的分子链构像由卷曲变得更加舒展,从而使其电导率提高。在掺杂的同时加入间甲酚,且甲酚和本征态聚苯胺(EB)的摩尔比为0.2∶1所得PANI的电导率达到32.5S/cm。共同掺杂还使所得PANI的结晶度增大,热稳定性提高。     

复合磺酸体系原位聚合聚苯胺性能研究

采用不同比例的十二烷基苯磺酸(DBSA)与对甲基苯磺酸(TSA)复合磺酸体系替代盐酸体系,合成了具有一定溶解率的聚苯胺(PANI),研究了不同DBSA/TSA比例对掺杂态PANI的产率、掺杂程度、溶解率和电导率的影响.结果表明,DBSA/TSA摩尔比为7/3时所得PANI同时具有较好的电导率和溶解性.采用该体系合成的掺杂态PANI的电导率为1.1S/cm,在N-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮、四氯化碳和二甲苯中的溶解率(质量分数)分别为70%,40%,26%和19%.     

石墨烯／醋酸掺杂态聚苯胺的制备及其防腐性能

在醋酸体系中用原位聚合法将石墨烯(RGO)与不同比例的苯胺(ANI)合成RGO/PANI一次掺杂态产物,用氨水解掺杂后再掺杂醋酸制备出RGO/PANI二次掺杂态产物。使用红外光谱、紫外光谱和扫描电镜等手段表征产物的结构和形貌并用电化学技术测试其防腐性能。结果表明,RGO与ANI质量比为1:10时生成的一次掺杂态产物形貌最好,防腐效果最佳;RGO表面生长的聚苯胺长度为300~650 nm,直径为70~100 nm,产物的缓蚀效率可达73.19%;RGO/PANI二次掺杂态产物为石墨烯／醋酸掺杂态聚苯胺;醋酸掺杂可明显改善产物的结构和形貌并提高其缓蚀效率,缓蚀效率可达到80.21%,防腐性能优异。     

界面聚合法合成柠檬酸掺杂聚苯胺微/纳米结构的研究

以苯胺为单体,过硫酸铵为氧化剂,采用界面聚合法制备了柠檬酸掺杂的微/纳米结构聚苯胺,利用SEM、FT-IR、UV-Vis、XRD及四探针法对其形貌、分子结构及电性能进行了表征。结果表明柠檬酸对聚苯胺进行了有效掺杂,掺杂酸浓度及氧化剂用量对纤维状结构聚苯胺的形成有影响。其中固定[CA]=0.1mol/L,[An]=0.1mol/L(CH2Cl2),过硫酸铵/苯胺摩尔比较小时[n(APS)∶n(An)=1∶4],能够得到形貌较规整的聚苯胺纳米纤维结构,且电导率较高。     

二次掺杂聚苯胺的合成及其导电性能的研究

掺杂态的聚苯胺(PANI)合成是采用快速直接法合成盐酸/PANI,用氨水水解掺杂态,得到本征态PANI,再用对甲苯磺酸对PANI进行二次掺杂。在不同反应摩尔比、不同反应时间、不同反应温度下合成的对甲苯磺酸/PANI,用于测量电导率,得出优化条件。采用透射电镜(TEM)观察其形貌,并利用红外光谱和紫外光谱对其结构进行了表征。     

乳液聚合DBSA/TSA掺杂聚苯胺的XPS表征

以乳液聚合法制备DBSA/TSA复合磺酸掺杂态聚苯胺,主要采用XPS手段对其性能进行了表征.结果表明:当DBSA/TSA的摩尔比为3/2时,合成的掺杂态PANI具有较高导电率,可达6.32×10-2S/cm;乳化剂以两种方式存在:提高PANI导电率的掺杂剂和独立存在的稳定剂.     

基于灰色理论的掺杂态导电聚苯胺的制备及导电性能研究

以苯胺(An)为单体,氨基磺酸(SA)为掺杂剂,过硫酸铵(APS)为氧化剂,采用化学氧化聚合法合成了掺杂态导电聚苯胺。考察了n(苯胺)/n(掺杂剂)、n(苯胺)/n(氧化剂)和反应时间对聚苯胺电导率的影响。结果表明,当n(An)∶n(SA)∶n(APS)=1∶6∶0.4、反应时间为6h时,聚苯胺的电导率最高达到0.87S/cm。进一步利用灰色关联分析,定量地分析了各因素对掺杂态导电聚苯胺电导率的影响程度,得出了各因素影响电导率的大小顺序为掺杂剂、氧化剂、反应时间。并以氨基磺酸的添加量为基本建立了掺杂态导电聚苯胺电导率的灰色预测模型(灰色离散Verhulst模型),预测了氨基磺酸不同添加量下的电导率,平均预测精度为97.25%。结果证明,灰色系统理论在掺杂态导电聚苯胺的电导率的预测中是可行的。     

复合酸掺杂的聚苯胺对Cr(Ⅵ)的吸附性能

采用原位聚合法合成了盐酸与对甲基苯磺酸(TSA)共掺杂的聚苯胺,研究了不同比例复合酸掺杂对聚苯胺的微观形貌和对水中重金属Cr(Ⅵ)吸附性能的影响。通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)对掺杂态聚苯胺进行了研究与表征,考查了影响吸附容量的主要因素(pH值、吸附时间、温度、溶液浓度)。研究结果表明,室温下对甲苯磺酸和盐酸的摩尔比为9∶1时,掺杂态的聚苯胺形成了较疏松、规则的纳米棒状结构,其对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和二级动力学模型,在50℃、溶液pH值为2时,最大吸附容量为413.22mg/g。     

FeCl3/APS复合氧化剂对乳液法制备聚苯胺电化学性能及其结构的影响

首次采用三氯化铁（FeCl3）和过硫酸铵（APS）为复合氧化剂,在乳液聚合体系中制备了十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺（PANI）,同时以碳纸负载PANI为工作电极,通过循环伏安（CV）和Tafel曲线测试方法,探讨了FeCl3与APS的摩尔比（n（FeCl3）/n（APS））及复合氧化剂与苯胺的摩尔比（n（compositeoxidant（cod））/n（An））对乳液法制备PANI电化学性能的影响;并通过对PANI的电导率热稳定性、X射线衍射（XRD）和热重分析（TGA）的对比分析,印证了PANI电化学性能的表征结果。实验结果表明与APS制备的PANI相比,n（FeCl3）/n（APS）=3.5∶1,n（cod）/n（An）=3∶1时,复合氧化剂制备的PANI具有更大的峰电流和更高的腐蚀电位,电导率热稳定性更佳;XRD和TGA的结果显示复合氧化剂制备的PANI具有更好的结晶性和热稳定性。     

4,4''''-双(2-磺基苯乙烯基)联苯二酸掺杂聚苯胺的研究

采用4,4'-双(2-磺基苯乙烯基)联苯二磺酸(BSBD)掺杂本征态的聚苯胺,得到BSBD掺杂的聚苯胺(PANI/BSBD),探讨了掺杂温度、掺杂酸用量对PANI/BSBD电导率和溶解性的影响.结果表明,提高掺杂温度有利于提高PANI的掺杂程度和电导率,但过高的温度会引起PANI/BSBD的部分脱掺杂,电导率下降.增加BSBD的用量也可提高PANI的掺杂程度,提高PANI/BSBD电导率;但过量的游离BSBD会以固体杂质形式析出,使PANI/BSBD电导率下降.在90℃下,PANI链中亚胺氮(-N＝)原子与掺杂酸中H+之比为1时,电导率达到最大值1.0×10-2S/cm.紫外可见光光谱(UV-Vis)分析表明,随BSBD用量的增大和掺杂温度的提高,表征醌式结构的吸收峰强度逐渐下降,同时有一定红移,表明PANI/BSBD掺杂率的升高.傅立叶变换红外光谱(FTIR)表明,随着BSBD用量的增加,掺杂态聚苯胺的特征峰位置向低频移动,掺杂主要发生在-N＝原子上.     

MWCNTs掺杂的PANI纳米复合材料的制备及敏感特性的研究

采用质子酸化学聚合法,以苯胺(An)为单体,过硫酸铵(APS)为氧化剂,在盐酸(HCl)溶液中,0℃水浴中合成了0.02%(质量分数)碳纳米管(MWCNTs)掺杂的聚苯胺(PANI)。同样方法制备了PANI和0.05%(质量分数)MWCNTs掺杂的PANI,分别通过X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FTIR)和场发射扫描电镜(SEM)对其结构和形貌进行了表征,并制成了PANI及MWCNTs掺杂的PANI气敏元件。在室温下,对浓度范围(0.1~1.5)×10-4的氨气进行了气敏测试,测试结果表明,基于PANI,0.02%(质量分数)和0.05%(质量分数)MWCNTs掺杂的PANI气敏元件对氨气响应均呈线性关系。0.02%(质量分数)MWCNTs掺杂的PANI气敏元件对氨气的响应灵敏度最大,在氨气浓度为1.5×10-4时响应达到27.67;氨气浓度为1.0×10-5时响应为1.95,且元件具有良好的稳定性。最后,简要分析了MWCNTs掺杂的PANI气敏元件对氨气的敏感机理。     

静置热聚合法合成AMPS/AM/CMC三元共聚高吸水树脂

在没有氮气保护的作用下,以N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,以过硫酸铵(APS)为引发剂,采用静置热聚合法合成2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)/丙烯酰胺(AM)/羧甲基纤维素钠(CMC)三元共聚高吸水树脂。研究了反应条件对树脂吸水率的影响,并借助FT-IR、TG-DTA和偏光对树脂的分子结构、热稳定性和表面形态进行了分析。实验结果表明:所得树脂的最佳反应条件为:n(AM)∶n(AMPS)=1∶1、ω(APS)=0.45%、ω(CMC)=9%、ω(NMBA)=0.085%和pH=1.2,在此条件下合成的高吸水树脂室温下最大吸蒸馏水倍率为909g/g。     

4,4′-双(2-磺基苯乙烯基)联苯二酸掺杂聚苯胺的研究

采用4,4′ 双(2 磺基苯乙烯基)联苯二磺酸(BSBD)掺杂本征态的聚苯胺,得到BSBD掺杂的聚苯胺(PANI/BSBD),探讨了掺杂温度、掺杂酸用量对PANI/BSBD电导率和溶解性的影响。结果表明,提高掺杂温度有利于提高PANI的掺杂程度和电导率,但过高的温度会引起PANI/BSBD的部分脱掺杂,电导率下降。增加BSBD的用量也可提高PANI的掺杂程度,提高PANI/BSBD电导率;但过量的游离BSBD会以固体杂质形式析出,使PANI/BSBD电导率下降。在90℃下,PANI链中亚胺氮(-N=)原子与掺杂酸中H+之比为1时,电导率达到最大值1.0×10-2S/cm。紫外可见光光谱(UV Vis)分析表明,随BSBD用量的增大和掺杂温度的提高,表征醌式结构的吸收峰强度逐渐下降,同时有一定红移,表明PANI/BSBD掺杂率的升高。傅立叶变换红外光谱(FTIR)表明,随着BSBD用量的增加,掺杂态聚苯胺的特征峰位置向低频移动,掺杂主要发生在-N=原子上。     

酸性磷酸酯掺杂剂的合成及对聚苯胺水分散液稳定性的影响

为了深入研究掺杂剂对聚苯胺水分散液稳定性的影响,通过将不同摩尔比的二乙二醇单甲醚(DEGME)与三氯氧磷(POCl3)反应合成一系列带有短链乙氧基的酸性磷酸酯掺杂剂。在酸性条件下,采用过硫酸铵氧化法制备聚苯胺,经氨水脱掺杂获得本征态聚苯胺;并用傅立叶变换红外光谱、紫外-可见光谱对磷酸酯掺杂剂和聚苯胺的结构进行了表征。将所合成的磷酸酯掺杂剂与本征态或掺杂态聚苯胺混合,研究确定聚苯胺在水中具有最佳分散效果时所对应的POCl3和DEGME的摩尔比。结果表明:当POCl3和DEGME的摩尔比为1∶4时,制备的磷酸酯掺杂聚苯胺的分散稳定性最好。此外,带有短链乙氧基的酸性磷酸酯掺杂本征态聚苯胺比掺杂导电聚苯胺的分散效果好。     

二次掺杂制备聚苯胺/石墨烯/碳纳米管复合材料及其防腐性能EI北大核心CSCD

在高氯酸体系中通过原位聚合将苯胺(ANI)单体分别与还原氧化石墨烯(RGO)、碳纳米管(CNTs)制备了一次掺杂态产物PANI/RGO和PANI/CNTs,产物分别经氨水解掺杂后,在高氯酸体系中经二次掺杂制备得到二次掺杂态聚苯胺/石墨烯/碳纳米管(Redoped PANI/RGO/CNTs)复合材料。通过扫描电镜、透射电镜、傅里叶变换红外光谱和紫外光谱对其不同产物形貌和结构进行表征,通过电化学工作站测试了不同产物在3.5%NaCl溶液的防腐蚀性能。结果表明,在RGO与ANI质量比为1:20、CNTs与ANI质量比为1:20时,二次掺杂态产物中聚苯胺纳米纤维可分别在RGO和CNTs上均匀生长并形成网状结构,纤维长度达到850 nm,形貌均一,其防腐蚀性能最优异,缓蚀效率可达81.79%。通过二次掺杂将PANI/RGO和PANI/CNTs复合制备Redoped PANI/RGO/CNTs材料,可有效避免石墨烯和碳纳米管在制备复合材料过程中的团聚,得到结构规整、防腐性能更优异的复合材料。     

GG/AM/AMPS高吸水性树脂的合成及其性能分析

在没有任何保护气的环境下,用瓜尔胶(GG)、丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为反应原料,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,使用水溶液热聚合法合成GG/AM/AMPS高吸水性树脂。采用正交实验法研究了反应条件对树脂吸水率的影响,在最优条件下对树脂的性能进行探究,并对其结构进行表征分析。实验结果表明,当单体摩尔比为n(AM)∶n(AMPS)=1∶1,pH=8,ω(NMBA)=0.08%,ω(KPS)=0.5%,ω(GG)=3.6%时,合成GG/AM/AMPS高吸水性树脂的吸水率达2752g/g。     

原位乳液聚合法制备PAn/PMMA导电复合材料

以(NH4)2S3O8为氧化剂、十二烷基苯磺酸(DBSA)为乳化剂和掺杂剂、苯胺(An)为单体,原位乳液聚合制备了聚苯胺(PAn)/聚甲基丙烯酸甲酯(PAMM)导电复合材料.观察了复合物粒子形貌.研究了反应温度、反应时间、掺杂酸及单体用量等对聚苯胺产率、导电性能的影响.结果表明:复合物粒子为纳米级核/壳结构.适宜的掺杂条件为:APS/An(摩尔比)=1.0～1.2;DBSA/An(摩尔比)=1.5～1.8;An/PMMA(质量比)=1∶4;反应时间18小时;反应温度低于5℃.红外光谱研究表明:PMMA的加入会使体系的掺杂率有所降低.     

SDBS对聚苯胺/氧化镝复合材料性能的影响

采用乳液原位聚合法,合成了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)掺杂的聚苯胺(PANI)/氧化镝(Dy2O3)复合材料(PANI/Dy2O3).通过X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、激光粒度分析、塔菲尔曲线(Tafel)和交流阻抗谱(EIS)等手段,表征了在一定的合成条件下,SDBS与苯胺(An)摩尔比(n(SDBS)/n(An))的改变对PANI/Dy2O3复合物的结构、结晶性、粒度及其防腐性能等的影响.实验结果表明,通过Dy2O3对PANI的复合,聚苯胺在复合涂层中所需用量也大为减少(从25%减少到10%),且聚苯胺涂层的防腐性能提高了一个数量级(腐蚀电位从-0,1684V提高到-0,0153V);而且当,n(SD-BS)/n(An)为0.8时,PANI/Dy2O3复合材料的平均粒径和分子规整性较佳,PANI/Dy2O3复合涂层的腐蚀电位最大(-0.0153V),塔菲尔斜率最小(3.918),膜电阻最大(7.5916MΩ),防腐性能最佳.     

钴离子和氢离子共掺杂聚苯胺的形貌可控制备与电化学性能

利用氧化聚合法制备钴离子(Co~(2+))和氢离子(H~+)共掺杂聚苯胺(PCoH),系统研究了Co~(2+)/苯胺(An)摩尔比、质子酸的种类和溶剂中水/乙醇体积比对PCoH的形貌和电化学性能的影响。结果表明,随着Co~(2+)/An摩尔比的提高,PCoH由无定形团聚态转变为纳米纤维结构。质子酸为盐酸(HCl)时,PCoH具有疏松规整的短棒结构,内部孔径分布规整,电化学性能最佳。溶剂中加入乙醇有助于PCoH聚合过程中生长出形貌均匀的纳米纤毛结构,并表现出优异的电化学性能,但过量的乙醇会增大PCoH的阻抗。当Co~(2+)/An摩尔比为2∶1,HCl为质子酸,溶剂中水/乙醇体积比为1∶1时,PCoH具有最大的比电容为374 F/g,经1000次循环后,仍保留85.2%的初始比电容,表现出良好的循环稳定性。