有机化学接枝-电化学沉积聚合制备CNTs/PANI纳米复合材料

通过有机化学合成法先在碳纳米管表面接枝上苯胺单体,然后在不锈钢电极表面在硫酸溶液中采用循环伏安法电化学沉积聚合制得碳纳米管/聚苯胺(CNTs/PANI)纳米复合材料.扫描电子显微镜和傅立叶变换红外光谱表征所得材料的微观结构和基团,循环伏安和恒流充放电测试用于考察所得CNTs/PANI纳米复合材料的电化学性能.所得结果与...     

MnO2/PPy/PANI三元纳米管复合材料的合成及其电化学电容性能

在聚苯胺（PANI）和二氧化锰（MnO2）存在的条件下,以FeCl3/甲基橙为模板,通过化学氧化法聚合吡咯(Py)单体,制备MnO2/PPy/PANI纳米管复合材料。 利用X射线衍射、透射电子显微镜、红外光谱和电化学测试等多种测试技术对复合材料进行物性表征和电化学电容性能测试,并讨论了不同含量的PANI对复合物材料的结构和性能的影响。 结果表明,由于PANI、MnO2与PPy三者的相互协同作用,以及材料管状结构的大比表面积,使三元复合材料具有比二元复合材料要大的电化学活性。 所合成的三元复合材料最大比容量达到458.4 F/g。     

碳纳米管/聚苯胺/铁氰化镍复合膜的电化学共聚制备与电容性能

采用循环伏安一步共聚法在碳纳米管修饰的铂基体上制备了电活性碳纳米管/聚苯胺/铁氰化镍(CNTs/PANI/NiHCF)复合膜.用傅立叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线能谱仪(EDS)和扫描电镜(SEM)研究了复合膜组成及其表面形貌,并用循环伏安(CV)、恒电流充放电和电化学阻抗(EIS)等测试了复合膜的循环稳定性与电化学容量性能.研究表明:CNTs/PANI/NiHCF复合膜为三维多孔有序的网络状结构,PANI和NiHCF以纳米颗粒形式存在并沿CNTs均匀分布;在电流密度为2mA.cm-2时,CNTs/PANI/NiHCF复合膜的比容量高达262.28F.g-1,比能量为29.51Wh.kg-1,电流密度为10mA.cm-2时比功率可达10228.61W.kg-1;在2000次循环充放电过程中,复合膜的电容量仅衰减19.92%,电荷充放电效率一直保持在99%以上.CNTs/PANI/NiHCF有机-无机杂化膜具有良好的功率特性和快速充放电能力,是一种优异的超级电容器材料.     

碳纳米管网/聚苯胺复合材料的制备及电化学储能性能

分别采用粉末碳纳米管(CNT)和带连接点的碳纳米管网(CNTN)为模板,通过与聚苯胺(PANI)有限域聚合得到了CNT/PANI和CNTN/PANI 2种复合材料.采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜对材料的形貌进行了表征,采用氮气吸附-脱附分析研究了材料的孔结构参数,运用双电四探针测试仪对材料的导电性能进行了测试,利用恒流充放电、循环伏安、循环寿命及交流阻抗等电化学测试手段表征了材料的电化学储能性能.结果表明,CNTN/PANI复合材料比CNT/PANI复合材料表现出更好的导电性能和电化学储能性能,其放电比容量可达到143.2 F/g(有机电解液).     

功能化石墨烯/聚苯胺复合电极材料的制备和电化学性能

利用水合肼还原十八胺(ODA)接枝的氧化石墨烯(GO),得到了十八胺功能化石墨烯(ODA-G),将ODAG与聚苯胺(PANI)通过溶液共混法,制备了功能化石墨烯和聚苯胺纳米复合材料(ODA-G/PANI).采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、拉曼(Raman)光谱及透射电镜(TEM),对复合材料的结构和形貌进行了表征;利用循环伏安、恒流充放电及交流阻抗谱等,对复合材料的电化学性能进行了测试.结果显示,少量ODA-G的引入为PANI的电化学氧化还原反应提供了更多的电子通道和活性位置,有利于提高PANI的赝电容.在电流密度1.0 A·g-1下,2%(w)ODA-G/PANI的比电容达到787 F·g-1,而相应的PANI仅有426 F·g-1.此外,ODA-G/PANI的循环稳定性也远高于纯PANI.     

聚苯胺/碳纳米纤维复合材料的制备及电容性能

采用原位聚合法制备了聚苯胺/碳纳米纤维(PANI/CNF)复合材料,用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)和孔分布及比表面积测定仪研究了复合材料的表面官能团、组成、表面形貌及比表面积,并运用循环伏安(CV)法和计时电位法测试了PANI/CNF布作为电极材料的电化学性能.研究结果表明:PANI/CNF复合材料具有粗糙的毛刺结构,PANI沿碳纳米纤维均匀分布;PANI/CNF电极氧化还原反应的可逆性良好;在100mA·g-1电流密度下,当PANI含量为44.4%(w)时,复合材料比电容量高达587.1F·g-1,比能量为66.1Wh·kg-1,电流密度为800mA·g-1时比功率可达1014.2W·kg-1;在5A·g-1的电流密度下,1000次循环充放电后,复合材料的比电容量衰减28%.PANI/CNF复合材料具有良好的导电性和快速充放电能力,是一种优良的超级电容器电极材料.     

不同形貌聚苯胺-过渡金属氧化物复合材料的制备及其在电化学中的应用研究进展

聚苯胺(PANI)与过渡金属氧化物(TMO)具有良好的物理和化学性质,但它们在很多领域的应用仍受到自身缺陷的限制。而PANI与TMO复合后形成的纳米复合材料,二者之间可产生协同及互补作用,能够有效地克服两种材料的缺陷、提高复合材料的电化学性能。本文综述了硬模板、软模板存在下管状、棒状、球状、纤维状、花状等不同形貌PANI-TMO纳米复合材料的制备,着重介绍了通过化学氧化聚合法在TMO表面聚合苯胺。还综述了不同形貌的纳米复合材料在超级电容器、锂离子电池、传感器等电化学领域的应用。     

有限域聚合法制备碳纳米管-聚苯胺复合材料及其电化学性能

通过有限域聚合法将聚苯胺(PANI)均匀地生长在碳纳米管(CNTs)表面, 得到CNTs-PANI纳米复合材料. 通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外(FTIR)光谱对样品的形貌及成分进行表征. 将得到的复合材料组装成电化学超级电容器, 进行电化学的循环伏安和恒流充放电测试. 结果显示, 运用此有限域聚合法所制备的复合材料中PANI 可以非常均匀地包裹在CNTs表面, 复合材料的比容量可以达到117.7 F·g-1(有机电解液), 远远高于所用纯碳纳米管(25.0 F·g-1)和纯聚苯胺(65.0 F·g-1)的比容量, 从而表明有限域聚合法是一良好的纳米复合材料的制备方法.     

基于静电吸附作用制备PPy/CNTs复合材料

通过添加十二烷基苯磺酸钠(SDBS), 在碳纳米管(CNTs)表面引入具有静电吸附作用的基团, 使吡咯单体附着于CNTs表面, 然后发生化学原位聚合, 得到了由片状聚吡咯(PPy)包覆CNTs所构成的PPy/CNTs复合材料, 开辟了一条易于工业化生产制备PPy/CNTs复合材料的途径. 所得材料和CNTs借助傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等设备进行了成分和形貌的表征; 并将所得材料组装成电化学超级电容器, 进行了电化学性能测试. 研究结果表明, 加入SDBS后, 吡咯单体能很好地吸附于CNTs表面; CNTs的应用细化了PPy的颗粒, 改善了PPy的导电性能和机械性能, 使PPy/CNTs复合材料呈现出多孔状; 其电化学容量达到101.1 F·g-1(有机电解液), 是同样制备条件下所得纯PPy电化学容量(19.0 F·g-1)的5倍多, 约是所用纯CNTs电化学容量(25.0 F·g-1)的4倍.     

MoO3基纳米复合材料的制备及其电化学性能研究

以MoO3为基体,分别用超声分散法与碳纳米管(CNTs),化学原位聚合法与聚吡咯(PPy)复合,制备了MoO3/CNTs,MoO3/PPy和MoO3/CNTs/PPy纳米复合材料。利用XRD、SEM、TEM对复合材料进行物性表征,在1 mol·dm-3的HCl溶液中对MoO3,MoO3/CNTs,MoO3/PPy和MoO3/CNTs/PPy四个样品进行电化学测试。结果表明,复合材料的比容量均高于MoO3,其中,由于MoO3/PPy特殊的一维核壳结构使其具有较高的比表面积,相比较其他复合材料而言,有更好的电化学活性。该材料的最大比电容为450.8F·g-1。     

细菌纤维素基柔性锌离子电池正极的构筑及性能研究

柔性锌离子电池(ZIBs)具有高安全性、低成本和高能量密度等优势, 但是现有的ZIBs柔性电极难以兼具高电化学性能和力学稳定性. 其中, 缺少适合的基底材料是限制柔性电极发展的关键. 本工作中, 以细菌纤维素(BC)为基底材料, 结合原位聚合及真空过滤方法, 制备了具有3D多孔结构的BC/聚苯胺/碳纳米管(BC/PANI/CNTs)柔性电极. BC固有的高抗拉伸强度和超细纳米纤维网络结构等特点, 在赋予柔性电极高弯曲特性的同时, 还有利于活性物质的负载及电解液离子的快速扩散. 结果表明, BC/PANI/CNTs具有高柔韧性、7.3 mg/cm²的负载量和157 mAh/g的比容量. 以BC/PANI/CNTs电极构建的准固态ZIBs展现了109 mAh/g的比容量, 且200次充放电循环后容量保持率大于90%.     

氧化石墨掺杂的电化学活性自支撑聚苯胺膜

以氧化石墨（GO）为掺杂剂和模板,采用化学原位聚合法并通过调节苯胺单体和氧化石墨的质量比,合成了层状结构的聚苯胺/氧化石墨(PANI/GO)层状结构的自支撑膜。SEM和XRD研究表明,当苯胺单体与GO的质量比为67:1时,PANI/GO复合材料具有层间距~1.36 nm的层状结构,证实 GO的模板功能。XPS和FTIR研究表明PANI/GO复合材料中的典型的聚苯胺的掺杂态,进一步证实GO的掺杂功能。此外,电化学和热失重测量表明PANI/GO层状结构的自支撑膜呈现良好的热稳定性和高电化学活性.     

界面聚合法制备PANI/g-C3N4复合催化剂及其热稳定性和可见光催化性能

利用界面聚合法, 成功将聚苯胺(PANI)纳米棒生长在石墨型氮化碳(g-C₃N₄)片层上, 制备了PANI/g-C₃N₄复合光催化剂. 采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、热重分析(TGA)和电化学工作站表征手段考察样品的结构、形貌及性能, 以可见光催化降解亚甲基蓝为模型考察样品的可见光催化活性. 实验结果表明, 在复合材料中的g-C₃N₄能很好地分散成层状, 并在层间与PANI纳米棒形成复合物, 这种特殊的复合结构不仅利于片状g-C₃N₄对PANI链段运动的限制及对其降解产物的物理屏蔽, 从而可以提高复合材料的热稳定性, 而且具有优越的可见光催化性能.     

MnO2/CNTs/PTFE三元复合材料的水热原位合成及超级电容性能研究

采用水热原位合成技术制备了MnO2、MnO2/CNTs及MnO2/CNTs纳米复合材料,研究了MnO2/CNTs/PTFE三元复合材料在化学电源领域的应用.用X射线衍射分析材料结构、扫描电镜与透射电镜观察材料形貌,用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗谱研究其用作超级电容器和锂离子电池负极材料的电化学性能.结果表明,导电载体...     

聚苯胺复合材料的制备方法及应用进展

复合材料是由两种或多种性质不同的物质组成的多元材料,具有比各组分材料更优异的或原来不具备的性能。聚苯胺(PANI)作为最具应用前景的导电高分子材料,国内外对基于PANI的复合材料的研究也愈加关注。本文对PANI复合材料制备方法的研究成果进行了综述,主要包括原位化学法、共混法、电化学法、层层自组装法等。探讨了PANI复合材料在电极、导电、防腐、传感、分离、催化等方面的应用性能,并展望了PANI复合材料今后研究与应用的发展方向。     

球磨法原位合成LiFePO_4/CNTs复合材料及电化学性能

采用简单、有效和可规模化的球磨工艺,原位合成了碳纳米管(CNTs)均匀分布且连接磷酸铁锂(Li FePO4)颗粒的Li Fe PO4/CNTs复合材料。该复合材料颗粒均匀,分散性好,粒径大约在200 nm~1μm之间,其分散和连接状态可由碳纳米管和粘结剂调控。当CNTs含量为4 wt%、PVDF含量为5 wt%时复合材料显示出最好的电化学性能。0.25C条件下首次放电容量达137 m Ah·g-1,50次循环后,容量仍保持在95%以上,,显示出良好的循环稳定性和可逆性。与没有添加CNTs的样品相比,CNTs网络结构极大地提高了活性物质的电导率,从而明显改善电化学性能。     

有序介孔二氧化硅-碳纳米管复合材料载Pt 及其电催化性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂, 正硅酸乙酯(TEOS)为硅源, 通过添加碳纳米管(CNTs), 制备介孔二氧化硅包覆碳纳米管网状结构的复合材料(C/Si). X 射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)显示, 介孔二氧化硅的孔道结构高度有序, CNTs 均匀分散于二氧化硅刚性骨架中. 以其为载体微波负载制备了Pt-C/Si-x 纳米粒子催化剂,研究了催化剂在硫酸和甲醇溶液中电催化性能, 结果表明, 具有较高导电性能的复合材料保持了二氧化硅的均匀的孔道结构有利于电解液存储和质子传输, 使得该催化剂显示了良好的电催化活性. 其中碳纳米管添加含量为40 mg 时,催化剂在H₂SO₄ 电解液中的电化学活性面积高达120.9 m²·g^-1, 远大于Pt/CNTs 的电化学活性面积, 对甲醇的催化峰电流也达80.3 mA·cm^-2. 预示其作为直接甲醇燃料电池催化剂载体具有良好的应用前景.     

Bi5O7I/聚苯胺复合光催化剂的制备及光催化活性

首先采用化学氧化聚合法合成聚苯胺(PANI),再采用溶剂热法制备了Bi_5O_7I/PANI复合材料,并采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、场发射扫描电镜、紫外-可见漫反射光谱和荧光光谱等对所制备材料进行了表征,考察了复合材料在可见光光照条件下降解罗丹明B(RhB)的催化性能。结果表明当负载PANI后,Bi_5O_7I/PANI的复合材料都表现出优异的光催化性能。当PANI负载量在5%(w/w)时,催化效率最佳。在60 min内,其降解RhB的速率常数为Bi_5O_7I的3.9倍。捕获实验表明超氧自由基和空穴是该过程的主要活性物种。Bi_5O_7I/PANI具有优异光催化性能的原因主要在于,负载的PANI扩展了可见光吸收范围并增强了可见光吸收强度,而且PANI和Bi_5O_7I匹配的能级结构抑制了光生电子-空穴的复合效率。     

不同质子酸掺杂对银/聚苯胺纳米复合材料结构和导电性的影响

利用紫外光作为辅助条件,在反胶束体系中采用一步双原位法合成了硝酸(HNO3)、对甲基苯磺酸(TSA)和5-磺基水杨酸(SSA)掺杂的银/聚苯胺(Ag/PANI)纳米复合材料.通过对复合材料进行红外光谱(FTIR)、紫外光谱(UV-Vis)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和导电性能的测试,研究了不同质子酸对Ag/PANI纳米复合材料结构、形貌和导电性能的影响.测试结果表明,3种酸掺杂制备的Ag/PANI纳米复合材料均为聚苯胺包覆银粒子的核-壳结构.不同的质子酸掺杂会对Ag/PANI纳米复合材料的电性能有重要影响.在3种酸掺杂的复合材料中,TSA掺杂的复合材料的电导率最佳,为215.14 S·cm-1.     

APS/NaClO 复合氧化剂对乳液法合成聚苯胺的微观形貌及其电化学性能的影响

采用乳液法, 以过硫酸铵(APS)和次氯酸钠(NaClO)为复合氧化剂合成导电聚苯胺(PANI). 考察了NaClO 的加入与否对PANI 微观形貌与电化学性能(循环伏安和电导率)的影响, 以及APS、乳化剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和NaClO的用量对PANI 电化学性能的影响. 结果表明: NaClO 的加入对PANI 的微观取向结构具有重要的影响. 与采用单一APS 合成的PANI 相比, 复合氧化剂合成的PANI 具有较高的循环伏安峰电流以及更加优异的电导率(约为前者的2.6倍). 当苯胺(An)与APS 的物质的量比(n_An:n_APS )为8:7, An 与SDBS 的物质的量比(n_An:n_SDBS )为10:4, NaClO 用量为5%(质量分数)时, PANI 的各项性能指标达到最好; 紫外可见光谱和红外光谱的表征结果表明, 采用复合氧化剂并未对PANI 的分子结构产生明显的影响.