化学氧化法制备导电聚苯胺

使用过硫酸铵作为氧化剂,在酸性条件下控制反应温度合成了聚苯胺,然后使用一定浓度的质子酸对合成的聚苯胺进行了掺杂,使之成为具有导电性能的掺杂态聚苯胺,烘干后四探针仪测量其导电性。实验表明导电聚苯胺的最佳合成反应条件为反应温度为0℃、盐酸浓度为2 mol/L、过硫酸铵与苯胺物质的量比例为1∶1,合成的聚苯胺导电率可达10 S/cm。     

水溶性聚苯胺的合成及导电防腐涂料的制备

以高分子酸为掺杂剂合成了水溶性聚苯胺,并探讨了掺杂剂体系对产物性能的影响.测试结果表明:采用聚对苯乙烯磺酸掺杂合成的聚苯胺(PANI/PSSA),当[PSSA]/[An]=1,[APS]/[An]=1.2时,产物电导率达到最大值0.19 S/cm,且溶液可长时间稳定.用该溶液与水性环氧树脂共混,在镁合金表面制备出具有防腐、导电双效功能的涂层;电化学阻抗谱及极化曲线研究表明,当面漆中聚苯胺含量为15%时,涂层防腐性能优异,电导率达到4.7×10-6S/cm,相比纯环氧涂层,腐蚀电位正移了279 m V,自腐蚀电流密度从7.01×10-6A/cm2下降到1.31×10-8A/cm2,此时涂层具备防静电和防腐蚀的功能.     

超声场下合成导电聚苯胺的工艺研究

在超声场下采用乳液聚合制备了导电聚苯胺,研究了外场强度、处理时间、氧化剂和掺杂剂用量等工艺条件对产物导电性能的影响,并用高阻计、SEM、IR等分析手段对制备的聚苯胺进行了表征和分析.结果表明:超声场的存在对聚苯胺的乳液聚合有利,可使产物电导率从10-4S/cm提高到10-2S/cm.     

磁场环境中磺基水杨酸再掺杂聚苯胺的性能研究

以磺基水杨酸作为掺杂剂,在磁场环境中对聚苯胺进行再掺杂,探讨了磁场强度、掺杂剂浓度和掺杂时间对再掺杂聚苯胺的导电性、溶解性和热稳定性能的影响,并通过四探针、热重分析(TGA)、紫外可见光谱(UV-Vis)以及X-射线衍射(XRD)对再掺杂聚苯胺性能进行了表征.结果表明:在磁场环境中,由于磁场和掺杂酸对聚苯胺性能影响的协同效应,导致聚苯胺的电导率、溶解性和热稳定性得到了明显的改善,结晶度也得到了很大提高.与无磁场相比,其电导率从0.5 s/cm增加到了3.2 s/cm,在二甲苯中的溶解度也从12%提高到23%,热分解温度从220 ℃提高到320 ℃.     

二次掺杂态聚苯胺的制备与性能研究

为了研究二次掺杂聚苯胺(PANI)中掺杂剂的掺杂行为,本文采用化学氧化法制得盐酸掺杂的聚苯胺,经脱掺杂后,用樟脑磺酸(CSA)进行二次掺杂.通过改变CSA的加入量,考察了掺杂剂及其用量对聚苯胺结构和导电性能的影响.分别采用傅立叶变换红外(FT-IR)光谱仪和四探针电导率测试仪对掺杂后聚苯胺的结构和电导率进行了表征.结果表明:与本征态聚苯胺相比,CSA掺杂聚苯胺由于诱导和共轭效应使得其红外吸收峰向低波数方向移动.随掺杂剂CSA用量的增加,聚苯胺的电导率先增大后减小;当CSA与PANI的质量比为3.49∶1时,聚苯胺的电导率最大,达到2.22S·cm~(-1).之后,随着CSA加入量的继续增大,其电导率逐渐降低.     

S掺杂TiO2催化剂的合成及其光催化性能

以钛酸四丁酯为原料、三乙醇胺作表面活性剂、硫脲为掺杂剂,采用水热法原位制备了S掺杂TiO2纳米光催化剂,通过XRD、TEM、DRS等对其进行了表征,通过光催化降解甲基橙对其可见光催化性能进行了表征.结果表明:所制得的样品中,TiO2呈锐钛矿晶型,颗粒尺寸大约十几纳米,样品具有良好的分散性;S的掺杂能有效拓展TiO2吸收光谱至可见光区,使其在可见光范围具有明显的光催化性能;掺杂剂的加入量均存在一个最佳值,较高的水热合成温度有利于对有机物进行降解.     

酸掺杂纳米聚苯胺纤维的制备及酯化性能研究

采用快速混合法制备了各种酸(硫酸、盐酸、硝酸及乙酸等)掺杂的纳米聚苯胺纤维,扫描电子显微镜分析结果表明获得的聚苯胺纤维的直径在50~200 nm之间,酸掺杂类型对聚苯胺纤维的形貌影响不大.红外光谱及紫外可见光谱分析表明所得聚苯胺为掺杂态.以正丁醇和冰乙酸反应合成乙酸正丁酯为目标反应,考察催化剂制备条件对其活性的影响规律,结果表明掺杂酸为硫酸,其摩尔浓度为2.0 mol/L,苯胺摩尔浓度为0.3 mol/L,过硫酸铵与苯胺的摩尔浓度比为1∶2时,在相同反应条件下,乙酸正丁酯的收率最大,达65.66%.     

偶氮染料掺杂聚吡咯纳米/微米结构材料的制备

采用软模板自组装的方法,使用偶氮染料甲基橙为掺杂剂,以及不同的氧化剂三氯化铁、过硫酸铵(APS)制备出具有纳米/微米结构的聚吡咯材料;同时,采用了其他不同的偶氮染料金橙Ⅳ、橙黄G和偶氮荧光桃红成功合成出其他纳米/微米结构材料聚吡咯.利用傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、四探针电阻率测试仪对材料进行表征.结果表明甲基橙分子高度掺杂在聚吡咯分子链中,改变了聚吡咯分子的共轭结构,使其产生了缺陷,从而能够增加聚吡咯的导电性能;用甲基橙为掺杂剂合成的聚吡咯都成一维管状,说明甲基橙掺杂剂在反应中起到了纤维状胶束模板的作用;其他偶氮染料金橙Ⅳ、橙黄G和偶氮荧光桃红为掺杂剂时没有形成聚吡咯纳米管状结构;金橙Ⅳ体系合成的聚吡咯电导率最高.     

氮掺杂石墨烯凝胶的制备与表征

为了拓展石墨烯凝胶在超级电容器方面的应用,采用氨水、水合肼作为还原剂和掺杂剂,通过与氧化石墨烯的水热反应制备了氮掺杂石墨烯凝胶,并采用X射线光电子能谱,元素分析、扫描电子显微镜对产物的结构与微观形貌进行表征,采用循环伏安法和计时电位法测试其电化学性能. 结果表明,在氧化石墨烯的水热反应体系中引入氮掺杂剂,不仅能得到具有三维多孔结构的有一定力学强度的凝胶,而且经过氮掺杂后石墨烯的电化学性能较纯石墨烯的有明显提高. 当扫描速率为10 mV/s时,氮掺杂石墨烯的比电容为196 F/g;当电流密度为1 A/g时,氮掺杂石墨烯的比电容达到217 F/g,当循环伏安扫描1 000圈后,电容保持率达到80%. 这表明氮掺杂石墨烯凝胶具有优异的电化学性能,在超级电容器方面有很好的应用前景.     

过渡元素掺杂固体电解质的制备及电性能

为了解决固体氧化物电解质在中温范围（500 ℃～800 ℃）工作电导效果不佳的问题,采用燃烧合成方法以氧化镧及过渡离子氧化物为原料,制备了过渡金属元素掺杂的硅酸镧体系电解质材料. 用X-射线衍射图谱、扫描电子显微镜以及红外光谱对所得电解质进行了物相和显微结构分析. 研究表明,掺杂离子对电解质的物相结构及形貌影响很小,但是通过引入适量过渡掺杂离子,能够有效提高电解质的电导率. 当掺杂量摩尔比x=1.0时,锌掺杂后硅酸镧电解质具有最高的离子电导率,在500 ℃时的电导率可达2.106×10-2 S/cm. 相比于未掺杂电解质在500 ℃电导率为1.71×10-3 S/cm有了显著提升. 元素铜的掺入对电解质的致密度有促进作用,压片和二次烧结后电解质的密度达94.1%. 同时通过交流阻抗测试分析证实镍在硅位掺杂会降低电解质的电导率.     

合成条件及二次掺杂剂对PEDOT/PSS水分散液电导率的影响

为提高聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/聚对苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)水分散液的稳定性和电导率,研究了聚合时的搅拌速率和掺杂剂PSS用量对PEDOT/PSS水分散液导电性能和稳定性的影响,发现最佳搅拌速率为720 r/min,PSS的最佳含量为PSS与EDOT的质量比为3∶1.同时,研究了聚乙二醇200(PEG 200)、PEG 400、二甲基亚砜(DMSO)、乙二醇(EG)和山梨醇作为二次掺杂剂对PEDOT/PSS水分散液电导率的影响.结果表明,添加一定量的二次掺杂剂均可以提高PEDOT/PSS水分散液的电导率,其中山梨醇的效果最好,当添加质量分数为9%的山梨醇时,PEDOT/PSS的薄膜电导率从0.45 S/cm增加到51.26 S/cm,这主要是因为山梨醇的加入使得PEDOT主链由苯式结构转变为醌式结构,更有利于载流子的迁移.     

液晶离聚物蒙脱土掺杂PMMA/PEO电解质膜的性能

为了解决聚环氧乙烷作为聚合物电解质基体在室温下电导率低的问题,采用由液晶离聚物插层蒙脱土(LCT)制成的层状硅酸盐纳米复合材料作为功能性掺杂剂,采用自动刮膜技术制备液晶离聚物蒙脱土掺杂PMMA/PEO聚合物电解质膜.结果表明:掺杂0.5%LCT的PMMA/PEO电解质中PEO结晶度最低为25.0%;掺杂1.5%LCT的PMMA/PEO电解质的初始分解温度由157.4℃提高到212.0℃;添加2.5%LCT的电解质膜表面最平整,几乎没有孔洞;添加0.5%LCT后电解质的电导率由1.12×10^-5S/cm提高到3.26×10^-5S/cm,提高了约2倍;添加1.5%LCT后电解质拉伸强度提高到6.43 MPa,添加0.5%LCT后电解质的断裂伸长率提高到883%. LCT的加入有利于PMMA/PEO聚合物电解质膜电性能、热性能和力学性能的提高.     

聚苯胺/席夫碱原位复合物的制备及席夫碱用量对其性能影响

采用原位化学法合成了聚苯胺/席夫碱复合物,研究了席夫碱用量对复合物性能和产率的影响,通过红外光谱和扫描电镜对复合物的结构及表面形态进行了表征。研究表明,室温下,保持席夫碱质量为1.0 g和盐酸浓度不变的情况下,当苯胺为4.0 mL,过硫酸铵为10.0 g时,复合物的电导率最高可达到2.05×10-3S/cm,比PANI的电导率(9.21×10-6S/cm)提高了3个数量级;同时聚苯胺/席夫碱复合物的溶解性能及分散性有明显改善。     

静电纺丝法制备钇掺杂的ZnO及其对丙酮的气敏特性研究

为改善Zn O对丙酮的气敏响应,采用静电纺丝法,利用PVP/Zn(NO_3)·6H_2O/Y(NO_3)_3·6H_2O等制成的前驱液,制备了钇掺杂的Zn O纳米纤维,通过XRD、SEM等表征手段对制备的纯Zn O和掺杂的Zn O样品进行了表征分析.将制备的纯Zn O和钇掺杂的Zn O纳米纤维制成电阻型气体传感器.气敏测试结果表明,Y掺杂有效改善了Zn O纳米纤维对丙酮气体的敏感特性.在440℃时,对1×10~(-6)~200×10~(-6)(体积分数)丙酮具有良好的响应,响应时间为14~40 s,恢复时间为20~55 s,对于100×10~(-6)丙酮的响应值约为70(S=Ra/Rg),并且对于乙醇、氨气、甲醇、甲醛、甲苯、苯有较好的选择性.同时分析了该材料对丙酮的敏感机理.     

聚苯胺/席夫碱原位复合物的制备及席夫碱用量对其性能影响

采用原位化学法合成了聚苯胺/席夫碱复合物,研究了席夫碱用量对复合物性能和产率的影响,通过红外光谱和扫描电镜对复合物的结构及表面形态进行了表征。研究表明,室温下,保持席夫碱质量为1.0 g和盐酸浓度不变的情况下,当苯胺为4.0 mL,过硫酸铵为10.0 g时,复合物的电导率最高可达到2.05×10-3S/cm,比PANI的电导率(9.21×10-6S/cm)提高了3个数量级;同时聚苯胺/席夫碱复合物的溶解性能及分散性有明显改善。     

软模板法合成具有一维纳米结构的聚苯胺

采用软膜板自组装方法,以甲基橙为软模版、过硫酸铵为氧化剂,在酸性条件下合成聚苯胺。探究了反应温度、加料顺序对聚苯胺的微观形貌与导电性能的影响。利用傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射表征所得到具有一维纳米结构聚苯胺的结构与微观形貌,并且对其进行了电导率测试。实验结果表明,在低温下,先加入过硫酸铵,再加入苯胺单体,可得到长度达到6 μm、电导率达到8.67×10-1 S/cm的一维纳米结构聚苯胺。     

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.     

尺寸可控的自组装聚苯胺微/纳米空心球

分别以过硫酸铵（APS）和三氯化铁（FeCl3）为氧化剂,采用“无模板”的方法成功地制备了水杨酸（SA）掺杂的聚苯胺（PANI）微／纳米空心球．研究表明,氧化剂的不同氧化电位可以控制聚苯胺微球的尺寸．以氧化／还原电位较大的过硫酸铵为氧化剂时制得的小球直径较大,约为2～5μm;而以氧化／还原电位较小的三氯化铁为氧化剂时制得的小球直径较小,约为300—800nm．并通过FTIR,UV—Vis结构表征证实所得的聚苯胺均为掺杂态,不同氧化剂下聚苯胺的电导率均为-10^-1S／cm．     

掺杂态聚苯胺合成工艺的优化及其微结构研究

在水/甲苯/十二烷基磺酸(DBSA)体系中采用乳化剂复配技术乳液合成工艺,能显著改善聚苯胺的溶解性能.在确定DBSA/苯胺、过硫酸铵/苯胺的量的合理比例及过硫酸铵的最佳滴加时间的基础上,乳液合成聚苯胺.产物的红外光谱、X射线衍射、热重-差热、光电子能谱测试和分析表明:DBSA对PANI进行了有效的掺杂,产物的主要结构为M acD iarm id完全掺杂态,且醌式结构的氮原子全部质子化.聚合物具有一定的结晶性,热稳定性好,但易被空气氧化,溅射条件对聚合物有明显脱掺杂影响.产物的产率成倍提高,PAN-DBSA已经部分晶化并具有很高的热稳定性.     

锶锌双掺杂磷灰石型硅酸镧电解质的制备与表征

为了提升硅酸镧电解质在中低温时(500～800℃)的电导率,将氧化镧、正硅酸四乙酯与掺杂元素的氧化物做为主要原料,通过溶胶-凝胶法制备了锶、锌双掺杂的磷灰石型硅酸镧电解质材料La9.33Srx Si5ZnO25+x,采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和变温介电测量系统对样品的物相、微观结构和电导率进行表征。结果表明锶和锌成功进入硅酸镧晶格中,且对晶体的结构与形貌影响较小,以掺量和烧结温度做为变量的研究显示,当Sr的掺量为0.2、Zn的掺量为1、烧结温度为1 400℃时,所得到的电学性能最佳,其在800℃下的离子电导率达5.43×10-3S/cm,相较未掺杂的磷灰石型硅酸镧固体电解质的电导率1.7×10-3S/cm有一定提高。