PPy/Nafion(R)复合膜的制备及性能表征

用0.5mol·L-1的FeCl3溶液作引发剂,采用原位化学聚合法将吡咯单体聚合在Nafion(R)117膜基体中.复合膜的红外光谱图中出现明显聚吡咯(PPy)的特征吸收峰,说明吡咯单体聚合在Nafion(R)117膜中.机械性能测试表明复合膜的拉伸强度比Nafion(R)117膜提高了.热重测试表明复合膜具有更高的热稳定性能.对复合膜进行了甲醇渗透性能的测试,结果表明复合膜具有明显的阻醇作用,PPy/NF-3膜的甲醇渗透率值是5.9×10-7cm2·s-1,和Nafion(R)117膜相比降低了53%.     

电化学法制备高密度导电聚吡咯的性能研究

系统地研究了溶剂、温度和聚合电流密度对电化学制备本征导电聚吡咯 (PPy)膜密度的影响,分别用四探针法和热失重(TG)法研究了不同密度的PPy膜的电导率和热稳定性.用循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)法比较了不同密度的PPy膜的电化学性能.研究表明,在室温下,在乙氰/水(AN/H₂O, 99/1)溶液比在水溶液中容易得到高密度的PPy膜.高聚合电流密度(如10mA/cm²)可以进一步提高PPy膜的密度,用X射线光电子能谱(XPS)对其结构进行了分析.在AN/H₂O(99/1)溶液中用小电流密度(0.1mA/cm²)聚合时,低温(-20℃)有利于提高PPy膜的密度;然而在高电流密度(10mA/cm²)时, 低温(-20℃)不利于提高PPy膜的密度.高密度的PPy膜(1.42g/cm³)用电流密度10mA/cm²在0℃的AN/H₂O(99/1)溶液中制得.该合成方法和常用的低温低电流密度方法制备高密度的PPy膜相比, 合成时间短,条件易实现,更利于实用化.更重要的是,高密度的PPy膜不仅具有高电导率(～220S/cm)和高热稳定性,还具有低的电化学活性.因此,高密度的PPy膜不仅是一种优异的电子导电的电极材料,而且是一种潜在的优异的防腐材料. 关键词： 聚吡咯膜 密度 电导率 热稳定性     

电化学制备钛网负载聚吡咯/石墨烯复合膜及其在超级电容器中的应用

通过电化学的方法在钛网上制备了聚吡咯与石墨烯的复合物薄膜,其过程是先在钛网上通过自组装干燥膜法附着上石墨烯氧化物膜,而后采用电化学还原的方法原位还原制备得到石墨烯膜,随后加入吡咯单体,再通过电化学聚合的方法在石墨烯的表面生长聚吡咯,得到的聚吡咯开始以颗粒的形式存在,而后随着聚合的进行得到了链状的聚吡咯.得到的复合膜有高的比表面积和导电性,可以作为电极活性材料用于超级电容器中提供赝电容,结果表明,复合膜作为电极材料的超级电容器拥有高的性能,比电容达400 F/g,并且电极的充放电稳定性高,5000次复合膜充放电循环后比电容还能保留82%,说明该材料适合于超级电容器.     

拉曼光谱研究电化学沉积聚吡咯掺杂程度对膜厚度的依赖性

本文报道电化学沉积在光滑铂电极表面上聚吡咯 (PPy)膜的拉曼光谱。研究结果表明 :聚吡咯膜的掺杂程度在其生长过程中不断增加。因此 ,PPy膜的拉曼光谱特性对膜厚具有很强的依赖性。电化学分析结果也证明了这一发现。具有已知厚度的PPy膜的掺杂程度依赖于支持电解质的性质。     

聚吡咯/碳纳米管复合物的制备及电性能研究

用原位聚合法制备了聚吡咯/碳纳米管（PPy/MWNTs）复合物。采用XRD、TGA、FT-IR、SEM、四探针测试仪和网络分析仪表征了PPy/MWNTs复合物的组成、结构、形貌和电性能。研究了不同条件，如质子酸及其浓度、引发剂和单体的物质的量比（nAPS/nPy）、MWNTs的质量分数（ωMWNTs）和反应时间对PPy/MWNTs复合物电性能的影响。结果表明，当磷酸浓度为0.1 mol/L、nAPS/nPy为1:1、ωMWNTs等于45 wt%、反应时间12 h时，制备的PPy/MWNTs复合物的导电性和介电损耗性能最好。     

聚吡咯/碳纳米管复合物的制备及电性能研究

用原位聚合法制备了聚吡咯／碳纳米管（ PPy／MWNTs）复合物．采用XRD、TGA、FT－IR、SEM、四探针测试仪和网络分析仪表征了PPy／MWNTs复合物的组成、结构、形貌和电性能．研究了不同制备条件,如质子酸及其浓度、MWNTs的质量分数（ωMWNTs ）、引发剂和单体的物质的量比（ nAPS／nPy ）和反应时间对PPy／MWNTs复合物电性能的影响．结果表明,当磷酸浓度为0．1 mol／L、nAPS／nPy为1：1、ωMWNTs等于45 wt％、反应时间12 h时,制备的PPy／MWNTs复合物的导电性和介电损耗性能最好．     

单体光交联制备液晶垂直取向膜

提出光敏单体紫外光聚合制备液晶垂直取向膜的方法，并在实验中证实了方法的可行性.实验中采用六氟双酚A双肉桂酸酯单体，在紫外光作用下单体发生光交联反应，形成的聚合膜能够诱导液晶分子垂直排列.制备过程简单，不需要高温热处理过程.从紫外吸收光谱和红外吸收光谱分析发现，单体具有较好的光敏性和聚合度.取向膜经过120℃高温处理仍然具有良好的取向性质. 关键词： 光敏单体 光交联 液晶 垂直取向膜 六氟双酚A双肉桂酸酯     

单轴拉伸对Nafion结构及性能的影响

2H NMR和PFG-NMR用于研究拉伸过程中Nafion结构的改变以及对溶剂分子运动性质的影响.2H谱表明单轴拉伸Nafion膜在拉伸比率较低情况下(L5),通道排列取向程度随着拉伸比率变大而增大,同时扩散实验表明水分子的运动能力也得到增强,表明取向化的通道网络有助于增强材料取向方向质子的导电能力,可以用于提高质子膜材料性能.在取向达到最大值后(L≥5)继续拉伸,膜内水分子的移动能力相比略有降低.溶胀实验表明取向膜的溶胀行为呈各向异性,拉伸作用致使膜内通道沿拉伸方向取向排列,通道的取向效应使得其在垂直拉伸方向(Y)和膜厚度方向(Z)溶胀更为显著.拉伸Nafion膜对甲醇的吸附能力随着拉伸比率的增加而增强,同时甲醇的扩散数据显示,甲醇的运动能力在该通道网络中也随着拉伸比率的变大而不断增强,甲醇燃料在该类质子膜内的渗透效应得以增强,不利于其在直接甲醇燃料电池中的应用.     

甲醇胶单体的合成实验

一、概述甲醇胶系由二甲基乙烯代乙炔基甲醇单体经引发剂过氧化二苯甲酰的引发聚合所得之胶液。工业品的甲醇胶单体中加有微量的阻聚剂,阻止它自行聚合,便于贮存。甲醇胶单体的制备过程包括三大部分: 1.造气——即由电石与水作用产生乙炔,在催化剂的作用下合成乙烯基乙炔(MVA)中间体; 2.液化——将乙烯基乙炔气体解吸并液化;     

PEM内水和质子扩散的分子动力学模拟

为了研究Nafion膜的微细观结构及其输运特性,本文针对目前广为采用的Nafion 117膜并基于MaterialsStudio(MS)软件平台构建了一种分子动力学计算模型,对其实施了计算,得到了不同含水量下Nafion 117膜的元胞结构,膜元胞的密度的模拟值与实验值吻合较好;同时研究了水分子和水合氢离子在膜内的扩散,水分子和水合氢离子的扩散系数随着含水量的增加而增加,和实验值变化趋势一致。分析了计算结果与文献实验值出现偏差的原因,并指出目前利用分子动力学方法对质子交换膜(PEM)进行微观研究仍不失为有力的手段。     

单轴拉伸对Nafion 结构及性能的影响

²H NMR 和PFG-NMR 用于研究拉伸过程中Nafion 结构的改变以及对溶剂分子运动性质的影响．²H 谱表明单轴拉伸Nafion 膜在拉伸比率较低情况下（L < 5），通道排列取向程度随着拉伸比率变大而增大，同时扩散实验表明水分子的运动能力也得到增强，表明取向化的通道网络有助于增强材料取向方向质子的导电能力，可以用于提高质子膜材料性能．在取向达到最大值后（L≥5）继续拉伸，膜内水分子的移动能力相比略有降低．溶胀实验表明取向膜的溶胀行为呈各向异性,拉伸作用致使膜内通道沿拉伸方向取向排列，通道的取向效应使得其在垂直拉伸方向（Y）和膜厚度方向（Z）溶胀更为显著．拉伸Nafion 膜对甲醇的吸附能力随着拉伸比率的增加而增强，同时甲醇的扩散数据显示，甲醇的运动能力在该通道网络中也随着拉伸比率的变大而不断增强，甲醇燃料在该类质子膜内的渗透效
应得以增强，不利于其在直接甲醇燃料电池中的应用．     

DMFC两相流及其对传质影响的研究

采用自制的实验系统对液态进料直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极交叉指状流道内的两相况功特性进行了可视化实验研究.自制的DMFC单电池带有透明窗口,采用镀金的不锈钢阴极极板和透明的聚碳酸脂阳极流场板,电解质为Nafion117膜.实验过程中燃料电池的进口总管和出口总管是水平的,进口流道和出口流道是竖直的.实验发现,出口流道中典型的两相流流型是泡状流、而出口总管中的典型流型是弹状流.进口流道中的气弹和气柱导致了阳极传质恶化.     

膨体聚四氟乙烯膜的亲水改性及其在微生物燃料电池中的应用

膨体聚四氟乙烯(ePTFE)膜以聚四氟乙烯为原料膨化拉伸而成,具有耐酸碱、强度高、生物适应性强、抗污染性高等优点。本文对已商品化的ePTFE膜进行亲水处理,并对无膜以及使用Nafion 117质子交换膜,未处理的ePTFE膜,亲水处理的ePTFE膜时的微生物燃料电池的性能进行了比较。实验发现ePTFE膜经过亲水处理后其与水的接触角从122°变化为64°;使用亲水性ePTFE膜的微生物燃料电池获得的最大功率密度为1303 mW/m~2,高于无膜(1170mW/m~2),使用Nafion 117(840 mW/m~2)和未处理ePTFE膜(678 mW/m~2)时的功率密度。结果表明ePTFE膜可以作为微生物燃料电池的分隔物,并且通过改善膜表面与水的接触角可以在增加质子传递效率的同时减小氧气的渗透,进而提高微生物燃料电池的电池性能。     

利用聚丙烯酸钠-Nafion混合膜增强三联吡啶钌掺杂SiO_2纳米粒的电化学发光信号及其生物标记

对于三联吡啶钌(Ru(bpy)_3~(2+))掺杂的SiO_2纳米粒,以聚电解质聚丙烯酸钠和成膜物质Nafion的混合液对纳米粒进行包覆,制备了聚丙烯酸钠和Nafion混合膜包覆的电化学发光(ECL)纳米粒。结果表明:混合膜包覆的纳米粒,相对于Nafion膜的ECL信号增强了13倍。同时,混合膜表面可交换阳离子显著增加,能够通过离子交换固载大量的Ru(bpy)_3~(2+),纳米粒的ECL信号可进一步增强约3倍。混合膜还具有另外一个显著的优势,即通过混合膜的疏水相互作用可以方便地标记生物大分子,标记抗体仍然具有良好的免疫活性。     

磁控溅射结合脉冲激光制备钛掺杂硅薄膜的研究（英文）

发展了一种改进的新型超掺杂工艺,通过真空磁控溅射多层镀膜后结合532nm波长可见纳秒脉冲激光熔融处理,进行超掺杂钛的硅薄膜材料的制备,并对材料的超掺杂层的性质和红外吸收性能进行了探究.结果表明,硅膜层中掺杂的钛原子的百分比浓度超过1%左右,对应钛原子浓度约为5×10~(20) cm~(-3)左右,超过钛在硅中形成超掺杂所对应的原子浓度.钛超掺杂层的厚度超过200nm左右,相对传统工艺具有明显提升,并且钛原子的浓度变化范围不超过20%,分布比较均匀.小角度X射线衍射测试表明经过可见脉冲激光熔融处理后的硅薄膜层材料结晶度为25%左右,呈多晶结构.同时红外吸收谱测试表明,样品的钛掺杂硅膜层在大于1 100nm波长的区域具有很高的红外吸收效果,最高的红外吸收系数达到1.2×10~4 cm~(-1),远超过单晶硅材料.具有比较明显的亚能带吸收的特征,呈现出Ec-0.26eV的掺杂能级.霍尔效应测试表明硅膜层具有较高的载流子浓度,超过了8×10~(18)cm~(-3).     

碲化镉量子点/聚吡咯纳米复合物的发光性质研究

通过原位种子聚合构筑了碲化镉量子点(CdTe QDs)/聚吡咯(PPy)纳米复合物。利用透射电镜、红外光谱及荧光发射光谱对其形貌、结构、光致发光性质进行了测试分析。研究结果表明, 复合物中CdTe量子点结晶良好。复合物中两组分间能级耦合相互作用使量子点表面陷阱态钝化, 从而导致对应CdTe量子点带间跃迁的410 nm发光峰的出现, 显示了复合物作为光电器件材料的潜在应用价值。     

Ti-Si-N复合膜的界面相研究

为了揭示Ti_Si_N复合膜中Si₃N₄界面相的存在方式及其对薄膜力学 性能的影响 ，采用x射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜、俄歇电子能谱仪和显微硬度仪对比研究了磁 控溅射Ti_Si_N复合膜和TiN/Si₃N₄多层膜的微结构和力学性能. 实 验结果表明 ，Ti_Si_N复合膜均形成了Si₃N₄界面相包裹TiN纳米晶粒的微结构. 其中低Si 含量的Ti_Si_N复合膜中Si₃N₄界面相的厚度小于1nm，且以晶体态 存在，薄膜 呈现高硬度. 而高Si含量的Ti_Si_N复合膜中的Si₃N₄界面相以非晶 态存在，薄 膜的硬度也相应降低. 显然，Ti_Si_N复合膜中Si₃N₄界面相以晶体 态形式存在 是薄膜获得高硬度的重要微结构特征，其强化机制可能与多层膜的超硬效应是相同的. 关键词： Ti－Si－N复合膜 界面相 微结构 超硬效应     

光致聚合物中单体及粘结剂对全息性能的影响

研究了单体及粘结剂等成份对全息光致聚合物薄膜光存储性能的影响。在相同引发条件下．以丙烯酰胺作为单体时，光聚物的衍射效率明显高于以丙烯酸和N羟甲基丙烯酰胺作为单体时光聚物的衍射效率。向丙烯酰胺中加入少量N-羟甲基丙烯酰胺，可以改善膜表面的光学质量．降低散射光强度，并提高膜的保存时间。在聚乙烯醇膜中单体聚合程度明显优于在聚乙烯吡咯烷酮中的程度，在大分子量的聚乙烯醇中的衍射效率及感光灵敏度高于在小分子量中的衍射效率和感光灵敏度，而且大分子量的聚乙烯醇能够制备厚膜，这是实现全息海量存储的一个重要因素。     

聚吡咯修饰的金纳米棒对肿瘤的光学相干层析成像的影响

聚吡咯(PPy)制备简单、生物相容性好,且在近红外(NIR)光谱范围内有很强的吸收,可作为一种良好的光热治疗试剂;同时,其NIR光吸收性质也可用于增强光学相干层析成像(OCT)的对比效果。因此,采用PPy对传统的OCT对比试剂——金纳米棒(GNR)进行表面修饰,有望获得对比效果更好且生物毒性较小的新型OCT对比试剂。选用吡咯为起始原料,在GNR表面进行一步简单的氧化聚合反应即可制备得到PPy修饰的金纳米棒(GNR-PPy)。利用紫外-可见吸收光谱,拉曼光谱和透射电子显微镜对制备的样品进行了分析和表征。构建小鼠荷瘤模型,以研究GNR-PPy对肿瘤OCT图像对比度的增强效果。采用中心波长为840 nm的OCT系统对注射了纳米粒子的肿瘤区域进行OCT成像。结果表明,肿瘤组织注射了GNR-PPy后,OCT信号衰减非常明显;与注射了GNR的OCT图像相比,840 nm光在GNR-PPy的OCT图像中的穿透深度明显更低。从OCT图像中抽提出一维的衰减曲线对OCT图像进行定量分析,发现注射有GNR-PPy肿瘤组织的OCT信号衰减系数明显高于注射了GNR的组织。表明,相对于GNR,GNR-PPy具有更好的OCT信号对比效果,这在增强肿瘤成像效果方面具有潜在应用价值。     

分子印迹-碳纳米管修饰电极检测扑热息痛

以扑热息痛为模板,邻苯二胺为单体,采用电聚合法制备了分子印迹-多壁碳纳米管复合膜修饰电极,研究了扑热息痛在该修饰电极上的电化学行为。结果表明,该修饰电极对扑热息痛的电极反应具有明显的电催化活性。该修饰电极对扑热息痛的方波伏安检测线性范围为2.0×10-6—8.0×10-5mol/L,检出限为1.0×10-8mol/L。该修饰电极显示了良好的稳定性和重现性。