掺杂剂对聚苯胺/二氧化钛复合薄膜氨敏特性的影响

室温条件下,采用平面叉指电极式器件,运用原位化学氧化聚合和静电力自组装相结合的方法分别制备了盐酸掺杂和对甲苯磺酸掺杂聚苯胺/纳米二氧化钛(PANI/TiO2)复合薄膜气体传感器,并通过电子扫描显微镜(SEM)对薄膜进行了分析表征,研究了其在常温下对NH3气的敏感特性。实验结果表明,盐酸掺杂PANI/TiO2复合薄膜较对甲苯磺酸掺杂PANI/TiO2薄膜具有更好的灵敏度和响应恢复特性以及更好的稳定性。该研究有助于开发低功耗、高灵敏度的NH3气体传感器。     

氧化石墨烯分散单壁碳纳米管及薄膜的导电性能

为探究氧化石墨烯(GO)溶液对单壁碳纳米管(SWCNTs)的分散效果,采用Hummers法并通过控制氧化和超声过程获得不同尺寸的GO溶液对SWCNTs进行分散,制备均匀分散的碳纳米管分散液(GO/SWCNTs),以喷涂法制备碳纳米管透明导电薄膜(GO/SWCNT-TCFs),并通过SEM、TEM、紫外可见光光谱和四探针测试等方法表征不同尺寸的GO对SWCNTs的分散效果和不同分散液喷涂得到的薄膜导电性能.结果表明,尺寸最小的S-GO对SWCNTs的分散效果最好,S-GO/SWCNTs分散液的紫外可见光吸光度最高,S-GO/SWCNTs-TCFs的导电性能最佳,在透光率为85%时,薄膜面电阻为1.8 kΩ/sq.     

聚苯胺/氮掺杂碳纳米管复合材料的制备及其超级电容性能

采用化学氧化聚合法以不同浓度的苯胺单体制备聚苯胺(PANI-1和PANI-2),采用相同方法在氮掺杂碳纳米管(NCNTs)悬浮液中制备聚苯胺/氮掺杂碳纳米管复合材料(PANI/NCNTs-1和PANI/NCNTs-2)。利用循环伏安法、恒电流充放电和电化学交流阻抗技术对合成材料的超级电容器性能进行研究分析。在0.2 A/g电流密度下进行恒电流充放电, PANI/NCNTs-1和PANI/NCNTs-2复合材料可以获得较高的比电容。同时, PANI/NCNTs复合材料也具有优异的倍率性能和充放电稳定性,这都表明该复合材料在电化学储能器件领域具有广阔的应用前景。     

超声辐照制备聚苯胺/碳纳米管复合微管

利用超声空化产生的强烈粉碎、分散等作用,在实现碳纳米管(CNTs)纳米分散的同时通过化学氧化法聚合单体苯胺,制备了聚苯胺(PANI)包覆CNTs结构的复合微管。用苯胺浸润CNTs解决了CNTs难于分散在HCl溶液中的问题。通过调节单体苯胺和CNTs的用量比调控PANI/CNTs复合微管的管径。XPS测试表明CNTs不影响PANI的掺杂度,但有利于稳定PANI的醌环结构。CNTs的加入提高了PANI的电性能,CNTs含量为12.82％时,PANI/CNTs复合材料比纯PANI的电导率高9.5倍。     

静电纺丝法制备聚苯胺/醋酸纤维素膜修饰电极

利用聚苯胺和醋酸纤维素为原料,按一定的配比配制成溶液,通过静电纺丝法修饰于铂电极表面,制备成聚苯胺/醋酸纤维素(PANI/CA)纳米纤维薄膜修饰电极(PANI/CA/Pt).采用各种电化学方法和扫描电镜(SEM)对PANI/CA纳米纤维薄膜进行了表征,并且用交流阻抗法分析了其在电极表面的动力学过程.结果表明PANI/CA纳米纤维薄膜电化学性质稳定,该修饰电极在H2SO4溶液中呈现出聚苯胺的特征峰,其SEM图显示PANI/CA纳米纤维在电极表面呈网状不规则立体分布,为构建生物传感器提供了一个良好的界面.以此为基础制备的葡萄糖氧化酶/聚苯胺/醋酸纤维素(GOx/PANI/CA/Pt)传感器对葡萄糖有良好的响应,有望制成物美价廉的生物传感器.利用静电纺丝法制备纳米纤维薄膜修饰电极并用来固定酶等蛋白质类高分子物质是一种新的可行性的方法.     

纳米管/聚氯乙烯共混膜制备及其表征

为了探讨共混碳纳米管改善超滤膜抗污染性能的可行性,首次采用浸没沉淀相转化法(L-S法)制备了单壁碳纳米管(SWCNTs)及聚氯乙烯(PVC)共混膜并对其基本性质进行了表征.发现SWCNTs在聚氯乙烯铸膜液中表现出良好的分散性能,SWCNTs/PVC共混膜表面分布均匀微孔,断面形成不对称膜孔道.经SWCNTs共混后,PVC膜表面亲水性得到改善,当SWCNTs含量分别为0.1%,0.5%,1%,1.5%时,SWCNTs/PVC表面接触角分别降低了2.2%、6.5%,7.6%、8.2%,SWCNTs/PVC共混膜纯水通量较PVC膜明显提高.     

碳纳米管改性0-3型压电复合材料的制备与性能研究

以碳纳米管改性聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,锆钛酸铅(PZT)陶瓷颗粒为功能相,运用流延工艺制备了0-3型压电复合薄膜,研究了碳纳米管改性对0-3型压电复合薄膜综合性能的影响.结果表明:适量碳纳米管的掺杂不仅可以提高PVDF基体的介电常数,还可以导致具有压电性的β相基体的形成,以上两个效应均导致了0-3型压电复合薄膜压电性能的提高.     

船用钢铁复合涂层聚苯胺含量及粒径对防腐性能的影响

以苯胺为单体,过硫酸铵和重铬酸钾为复合氧化剂,通过化学氧化法合成了几种不同粒径聚苯胺(PANI)粉体样品。以聚苯胺为功能成分,环氧树脂为成膜物质,在船用钢铁表面制备了聚苯胺不同含量及粒径的复合防腐涂料,研究聚苯胺不同含量及粒径复合防腐涂层的防锈和缓蚀性能。结果表明,船用钢铁表面聚苯胺复合涂层防腐性能明显好于常规防腐涂层,当聚苯胺含量达到涂料总量9%~18%、粒径小于20μm时效果最佳。     

可控构筑亚微米多孔结构复合热电柔性薄膜

为研究柔性与热电性能优异的聚合物基薄膜，以聚醚砜（polyether sulfone, PES）柔性滤膜为基体，通过气相聚合法，构筑具有亚微米多孔结构的聚（3, 4-乙烯二氧噻吩）-对甲苯磺酸盐（poly(3, 4-ethylenedioxythiophene)-tosilate, PEDOT-Tos）/PES复合热电柔性薄膜，分析氧化剂的质量分数（10%～25%）和气相聚合时间对薄膜微观结构及热电性能的影响．研究结果表明，在氧化剂质量分数为20%，聚合时间为2.5 h时，可得到具有亚微米多孔结构与优异热电性能的PEDOT-Tos/PES复合薄膜，其电导率和Seebeck系数分别为（274±9） S/m和（13.8±0.5）μV/K，并且在一定的弯曲形变下表现出稳定的热电性能．该研究为制备优异柔性与热电性能的自支撑导电聚合物基薄膜提供了简便、可行的方案．     

多壁碳纳米管/金属异质结的热电效应和红外光电效应

在无序多壁碳纳米管(MWCNT)压片的上表面涂敷金属薄层,构成“无序多壁碳纳米管/金属”异质结.通过实验测试,详细研究了该异质结的热电效应和红外光电效应.作为参比实验,同时对前期设计的“有序多壁碳纳米管/金属”异质结的热电效应和红外光电效应进行了同样测量.结果表明:在两种异质结中,其热致电流和红外光致电流都具有相同的流向.当采用CO2激光(λ=10.6μm)辐照异质结时,“无序多壁碳纳米管/金属”异质结的光致电流强度与光功率呈非线性关系,而在“有序多壁碳纳米管/金属”异质结器件中,光致电流强度与光功率几乎是线性相关的.对于两种异质结,其红外光致电流响应曲线均具有两个特征时间,说明红外光电效应中包含光响应和热响应两种物理过程.此外,基于热电效应和红外光电效应,设计并构建了红外光电传感器和热电传感器原型,为拓展“多壁碳纳米管/金属”异质结的应用奠定了实验基础.     

基于MWCNTs/PANI/AuNPs修饰NBDD电极的对硫磷检测

用碳纳米管/聚苯胺/纳米金(MWCNTs/PANI/AuNPs)复合物修饰硼掺杂金刚石纳米草结构(NBDD)电极,建立了一种灵敏、快速检测对硫磷的安培传感器.在30～200 μmol/L范围内呈良好的线性关系,线性方程为Ip =-0.015 5c+0.009 6(r2 =0.999),检出限为6.04 μmol/L.用该传感器对苹果皮样品进行检测,平均回收率达到97.7％.     

弹性聚氨酯/聚苯胺复合纳米导电纤维的制备及表征

利用静电纺丝技术制备聚氨酯纳米纤维,采用原位聚合法在纤维表面聚合导电聚合物聚苯胺,得到具有优良导电性能的PU/PANI复合纳米导电纤维。利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)表征了PU/PANI复合纳米纤维的微观结构和化学组成,结果证明在聚氨酯纳米纤维表面成功合成了聚苯胺,并观察到聚苯胺均匀地包覆在聚氨酯纳米纤维的表面,PU/PANI复合纳米纤维呈现明显的皮芯结构。通过导电性能测试发现,PU/PANI复合纳米纤维电导率可达到4.34×10-1S/cm,导电性能优良。制得的复合纳米纤维网络的电导率相比普通纤维复合材料大幅提高,有望应用于微电子、传感器和抗静电领域。     

单壁碳纳米管的制备和纯化研究

采用双金属Eu/Ni做为催化剂,用直流电弧放电法制备单壁碳纳米管(single walled carbon nanotubes,SWNTs),并对其进行了纯化处理。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和拉曼光谱对所得样品进行了表征。结果表明,以双金属Eu/Ni为催化剂与Y/Ni为催化剂合成的单壁碳纳米管直径分布相近,其中1.36 nm为直径的碳纳米管占多数。经纯化处理的单壁碳纳米管有较高的纯度。     

聚苯胺/硒化镍复合材料的制备及电化学性能研究

为研究不同电极材料的复合对其电容性能的改善作用,文中在以氯化镍和硒粉为原料制备硒化镍(NiSe)纳米颗粒上原位聚合生长聚苯胺(PANI),形成聚苯胺包覆硒化镍的聚苯胺/硒化镍(PANI/NiSe2)纳米复合材料.通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外可见光光谱分析等对复合材料进行形貌表征.结果表明:包覆后的NiSe2...     

碳纳米管高温红外隐身特性的研究

研究了碳纳米管粉末在3～5μm、8～13μm波段内的平均红外发射率,分别考察了单壁碳纳米管(L-SWNT-1*)、双壁碳纳米管(L-DWNTs)及多壁碳纳米管(L-MWNT-10)在上述2个波段内发射率随温度的变化。研究结果表明,随着温度的升高,实验所用碳纳米管粉末在上述2个波段内的平均红外发射率随之降低,尤其是在波段3～5μm内,温度为190℃时碳纳米管的平均红外发射率与70℃相比降低了35%左右。同时,对环氧树脂基碳纳米管涂层的红外发射率随温度的变化也进行了考察。结果表明,随温度的升高,涂层的红外发射率也随之降低。说明碳纳米管具有一定的高温红外隐身特性,且碳纳米管在中波3～5μm比在长波8～13μm具有更明显的负温度系数效应。     

聚苯胺复合中空微球的制备及其吸波性能研究

以石墨烯和苯胺为主要原料，采用空心玻璃微球表面原位聚合法制备聚苯胺/还原石墨烯/二氧化硅(PANI/RGO/SiO₂)复合中空微球。分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和网络矢量分析仪对PANI/RGO/SiO₂复合中空微球的结构、形貌、介电和吸波性能进行研究。结果表明：合成的聚苯胺完整包覆在SiO₂空心玻璃微球表面，石墨烯呈半透明薄纱状覆盖在聚苯胺表面；PANI/RGO/SiO₂复合中空微球的吸波性能比PANI/SiO₂好，石墨烯能改善复合材料对电磁波的吸收性能，且随石墨烯质量分数的增加，复合中空微球的吸波能力增强；当石墨烯的质量分数为5%、吸波层厚度为4 mm时，样品在6.32 GHz处达到最强反射损耗为-34.06 dB。     

聚苯胺/氧化石墨烯导电复合材料的制备

通过原位聚合非二次掺杂制备了高导电性聚苯胺/氧化石墨烯复合材料。采用盐酸为掺杂酸,研究了聚苯胺/氧化石墨烯的微观形貌;探讨了盐酸浓度及氧化石墨烯(GO)用量对反应过程和复合材料导电性的影响。结果表明:聚苯胺(PANI)以球状物的形式均匀地包覆在GO表面;盐酸浓度超过0.5mol·L-1,反应诱导期明显缩短,复合材料的导电性显著提高。在聚合体系中加入GO可延长聚合反应诱导期,但随着GO用量的增加反应诱导期缩短。当盐酸浓度为0.5mol·L-1,GO与苯胺单体质量比超过2%时,制备的PANI/GO复合材料中GO形成导电通路,电导率较纯PANI提高一个数量级,达到1.4S·cm-1。     

聚苯胺/碳纳米纤维超级电容器电极材料的制备及其性能

采用化学氧化原位聚合法制备聚苯胺纳米棒(PANI)、PANI和氮掺杂碳纳米纤维(NCNFs)的复合材料(PANI/NCNFs)。扫描电镜(SEM)结果表明, PANI纳米棒均匀生长在NCNFs的表面,制备的复合材料直径约为150～200 nm。恒流充放电结果表明,当放电电流密度为0.2 A/g时, PANI/NCNFs-1、PANI/NCNFs-2和PANI/NCNFs-3(苯胺浓度分别为0.256、0.337、0.160 mol/L制备)可以获得877、693和563 F/g的比电容。PANI/NCNFs复合材料具有优异的比电容和倍率性能,该材料在电化学储能器件领域具有广阔的应用前景。     

金属Y和Cr共掺杂W2N薄膜的力学及摩擦学性能研究

采用磁控溅射法,通过改变氩氮比率,在Si(100)衬底上成功制备了W₂N薄膜,当氩氮比率为20:6时薄膜的结晶性最好.为了改善W₂N薄膜的力学和摩擦学性能,采用射频和直流磁控共溅射方法分别在Si(100)和A304不锈钢衬底上制备了软质金属Y和硬质金属Cr共掺杂的W₂N(Y-Cr:W₂N)薄膜.在掺杂功率20～50 W范围内,当掺杂功率为30 W时,薄膜具有最大硬度,为23.71 GPa,此时样品的弹性模量为256.34 GPa; 当掺杂功率为20 W时,薄膜的平均磨擦系数最小,为0.37.这表明,金属Y和Cr的掺入使W₂N薄膜的力学和摩擦学性能有了很大的改善.     

Carbonized Zn-MOF/PANI的合成及其电容性能研究

通过简单的方法将煅烧过的金属有机框架(MOF)与聚苯胺(PANI)复合,形成了简单的MOF/PANI复合材料.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶转换红外线光谱(FTIR)对其进行了表征,并用循环伏安法(CV)对其电化学性能进行了测试.结果证明了MOF/PANI的比容量在电流密度为1 A/g下可高达477 F/g.