聚苯胺纳米复合材料的优良性能

聚苯胺纳米复合材料因结合了聚苯胺和纳米粒子的特殊性能,从而改善了基体的物理化学性能,赋予了材料前所未有的独特的性能,成为目前研究最为广泛的导电高分子纳米复合材料之一.本文基于国内外最新研究文献,结合典型事列详细综述了聚苯胺纳米复合材料在生物传感、催化、电磁、微波吸收和光电等方面呈现出的独特性能,简单评述了其在生物传感、催化、电磁、微波吸收、防腐等领域的应用前景.     

纳米聚苯胺及聚苯胺/金复合材料的制备与表征

以氯金酸(HAuCl4)为氧化剂,在两种不同无机酸(HCl和H2SO4)的掺杂下,通过调节反应体系中混合溶剂的醇水比例,用一步氧化苯胺聚合法成功制备了不同形貌的纳米聚苯胺及聚苯胺/金复合材料.通过扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和红外光谱(FT-IR)对产物的形貌和结构进行了表征.在此基础上,进一步讨论了聚苯胺/金复合材料可能的形成机理.     

聚苯胺/金属纳米粒子复合物的制备及性能

基于国内外最新研究文献及本课题组研究工作,从发展历史、制备方法、多功能性方面系统综述了近年来发展起来的聚苯胺/金属纳米粒子复合物。在聚苯胺基体中引入金属纳米粒子的方法可归纳为3大类：原位复合法、直接共混法和层层自组装法。所形成的有机聚苯胺和无机金属杂化复合物不仅能保留各自原有的特异性能,而且二组分之间还存在着相互协同作用,能够极大地提升基体聚苯胺材料的性能,电导率最高可提高100倍,电氧化催化电流最高可提高10倍。分散在聚苯胺膜中的极少量铂微粒就能使不锈钢板的腐蚀电位稳定在钝化区域。聚苯胺/金属纳米粒子复合物所表现出的突出的固有电导性、优异的反应催化性和极强的金属防腐性,使其跻身于为数不多的新型高性能复合材料之列,显示出了诱人的应用前景。     

铂纳米粒子和锰卟啉修饰的聚苯胺新材料的制备及表征

借助循环伏安电化学聚合制备了聚苯胺(PANi)/MnT1239卟啉复合材料,再利用还原恒电位沉积法负载铂纳米粒子(Pt NP),最终制备了聚苯胺/MnT1239卟啉/铂纳米粒子复合材料.电沉积铂之后聚苯胺/MnT1239卟啉材料发生明显样貌变化,棒状结构平均直径从90 nm增加到200 nm,材料具有较大的表面积,空间可负载性好.铂纳米粒子平均尺寸在20 nm,附着均匀,氧化峰电流在0.2 V处达到7.4 mA,电化学性能优良.     

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.     

石墨烯-聚苯胺类超级电容器复合电极材料

聚苯胺理论比容量高、易合成,是一种理想的电极材料,但其循环寿命差,而石墨烯具有高的理论比表面积,将二者复合,充分利用两者之间的协同效应,能够使复合材料具有优异的电化学电容性能。本文回顾了近几年石墨烯-聚苯胺纳米复合材料在超级电容器中的最新研究结果及其制备方法,并对如何优化电极的结构与性能进行讨论,同时介绍了石墨烯-聚苯胺类电极材料在有机超级电容器中的应用进展,最后对石墨烯-聚苯胺复合材料的前景进行了展望。超级电容器用石墨烯-聚苯胺纳米复合材料的发展取决于其合理的微观结构设计,构建理想的三维多孔结构以避免聚苯胺的膨胀与收缩现象是研究的方向之一,此外,在改善石墨烯和聚苯胺间弱的界面相互作用的同时寻求石墨烯性能与功能化的平衡仍是难点,机械性能优异的聚苯胺纳米复合材料对于柔性全固态超级电容器的研究也会起到关键作用。     

PANI/Ce(OH)3-Pr2O3·3H2O/NanoG复合材料制备与表征

开发了反胶束模板-原位聚合纳米复合法制备聚苯胺(PANI)/Ce(OH)3-Pr2O3·3H2O/石墨纳米薄片(NanoG)纳米复合材料的方法.膨胀石墨在乙醇水溶液中经超声处理制得石墨纳米薄片,以苯胺的氯仿溶液为油相,稀土金属离子Pr3+、Ce3+水溶液为水相,依靠表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)自组装形成的反胶束为模板-制备PANI/Ge(OH)3-Pr2O3·3H2O/NanoG复合材料.利用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和 X-射线衍射(XRD)对该复合材料进行了表征和分析,研究了其导电性能和热性能.结果表明,PANI/Ce(OH)3-Pr2O3·3H2O/NanoG复合材料各相分散均匀,稀土纳米粒子在体系中以棒状的形态分布.热重分析表明,该复合材料的热稳定性明显提高;导电性研究说明,石墨纳米薄片的特殊的结构(较大的径厚比)对其在聚合物基体中形成导电网络具有重要作用;PANI/Pr2O3-Ce(OH)3/NanoG纳米复合材料的渗滤阀值低于1.0wt%.     

基于碳纸电极电化学快速合成聚苯胺纳米纤维

利用碳纸电极,采用循环伏安法、恒电流法和恒电位法等电化学聚合法快速合成了高氯酸掺杂聚苯胺纳米纤维.利用电子显微镜、红外光谱和四探针测定仪等对聚苯胺的微观形貌结构、掺杂度和电导率进行了研究.用循环伏安法对聚苯胺的电化学特征进行了分析.研究发现,3种方法合成的聚苯胺均为纳米纤维状结构,长度达3μm,直径为50~150 nm.其中,循环伏安法合成的聚苯胺纳米纤维的均一性和电导率均优于其它2种方法,其电导率高达5.97 S/cm.另外,聚苯胺合成速率顺序为恒电流法>循环伏安法>恒电位法,且恒电流法合成的聚苯胺纳米纤维电极材料的放电比容量最大(578 F/g),电容性能最好.     

超疏水性聚苯胺微/纳米结构的合成及防腐蚀性能

以苯胺为单体, 过硫酸铵为氧化剂, 通过改变不同的掺杂剂, 采用"无模板"法合成了具有不同浸润性的聚苯胺微/纳米结构, 并得到超疏水聚苯胺微/纳米结构. 采用红外吸收光谱、 紫外-可见吸收光谱、 X射线衍射及扫描电镜对聚苯胺微/纳米结构及形貌进行了表征, 测定了聚苯胺微/纳米结构的接触角, 并通过Tafel极化曲线和电化学交流阻抗研究了不同疏水性的聚苯胺微/纳米结构在0.1 mol/L H₂SO₄溶液中对碳钢的腐蚀防护作用, 探讨了聚苯胺微/纳米结构的表面浸润性对腐蚀防护性能的影响. 研究结果表明, 随着聚苯胺微/纳米结构疏水性的增强, 对碳钢的腐蚀防护作用增强, 当掺杂剂为全氟辛酸时所制备的超水聚苯胺微/纳米结构表现出最佳的防腐蚀性能(η= 94.70%).     

三元复合材料PANI／Ag／MWNT的电化学行为和比电容

通过原位聚合的方式在银纳米粒子/多壁碳纳米管（Ag/MWCNT）复合材料的表面成功聚合苯胺单体制备了聚苯胺/银纳米粒子/多壁碳纳米管（PANI/Ag/MWCNT）三元复合材料苯．通过对三元复合材料的结构以及表面形貌进行分析,表明聚苯胺层完全包覆了Ag/MWCNT复合材料,形成了核壳式结构．同时银纳米粒子则以单质晶体的形态存在于多壁碳纳米管与聚苯胺层之间．三元复合材料电极在1 mol/L的KOH溶液中具有极低的阻抗,而与聚苯胺电极相比,这些复合材料电极则表现出更低的电阻、更高的电化学活性和更好的循环稳定性．尤其是当苯胺和Ag：MWCNTs质量比为5：5时,该复合材料电极在0.25 A/g的电流密度下表现出最大的比电容值为160 F/g．     

碳纳米管/聚苯胺复合材料的制备及应用研究进展

碳纳米管/聚苯胺复合材料因其独特的电磁学、热力学和机械性能,在很多领域具有潜在应用价值.本文作者对近年来该复合材料的制备方法、性能及应用方面的研究进展进行了综述.     

Polymerization of Aniline by Auric Acid: Formation of Gold Decorated Polyaniline Nanoballs

Summary: We report a new method for the preparation of polyaniline nanoballs by using HAuCl₄ as an oxidizing agent. During the reaction, aniline is oxidized and forms polyaniline whilst the hydrogen tetrachloroaurate is reduced and forms gold nanoparticles. These gold nanoparticles are found to decorate the nanoballs.

The resultant precipitate and corresponding TEM image of the gold‐nanoparticle covered polyaniline nanoball.     

多孔材料负载金催化剂的制备与应用*

本文综述了微孔材料和介孔材料负载型金催化剂的制备、表征与应用研究的最新进展,从多孔载体的选择（氧化物、微孔分子筛、介孔氧化物、介孔分子筛和介孔碳材料）、金的最新负载方法（沉积-沉淀法、溶胶-凝胶法、原位法/一步法和化学气相沉积法）与表征及其催化性能（一氧化碳低温氧化、氢气/氧气直接合成过氧化氢、直接合成环氧丙烷和有机物的选择性氧化）等方面详尽地评述了微孔材料和介孔材料负载型金催化剂研究概况。同时,提出了多孔材料负载金催化剂存在的一些问题,并展望了其研究和发展的方向。     

Synthesis of gold–polyaniline nanocomposites by complexation

Complexation synthesis methods have been examined in the preparation of nanogold–polyaniline systems. This extends work previously reported on the use of a spontaneous redox coupling of aniline polymerization to the reduction of a gold salt added to the monomer and mixed initially at the molecular level. The extension involves the addition of an additional reducing agent in the form of borohydride. The end product of the nanoparticle Au–PANI composite is very much a function of the borohydride : Au and N : Au ratios used in the synthesis. The size of the resulting gold particles can be directly tuned in the diameter range 2–10 nm by adjusting the borohydride : Au ratio used. Thorough characterization of the structures of the composites has been undertaken. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

单分散球状纳米金颗粒的合成*

综述了近年来单分散球状金纳米颗粒的合成研究进展。分析了球状单分散金纳米颗粒的应用前景,介绍了单分散球状金纳米颗粒的主要合成方法如种子生长、回流熟化、尺寸选择沉淀分级以及电泳法等,评述了各种方法的优缺点。最后提出了单分散球状金纳米颗粒合成的一些问题,并展望了单分散球状金纳米颗粒的研究和发展方向。     

无机纳米稀土发光材料的制备方法*

无机纳米稀土发光材料作为一种重要的发光材料,由于具有独特的光、电和化学性质,使其在高性能磁体、发光器件、显示、生物标记、光学成像和光学治疗等方面得到了广泛的应用。稀土发光材料的这些性质与材料的尺寸和形状密切相关,近年来研究者已经利用多种合成方法制备了不同形状的纳米稀土发光材料,包括纳米线、纳米棒、纳米管、纳米纤维和纳米片等。本文综述了无机纳米稀土发光材料的几种常用的制备方法,包括水热/溶剂热法、有机/无机前驱体热分解法和超声辅助合成法等,评述了这些方法的优缺点,并结合课题组在无机纳米稀土发光材料制备方面的工作,对无机纳米稀土发光材料制备方法的发展进行了展望。     

有序介孔二氧化硅/聚苯胺复合物

本文综述了有序介孔二氧化硅/聚苯胺复合物从出现至今的10余年里的研究进展,介绍了复合物的合成方法,包括气相法、液相法和一步合成法,以及模板剂单体原位合成法等。引入苯胺单体后在孔道内聚合生成聚苯胺,即聚苯胺与有序介孔二氧化硅形成了复合物。该复合物的结构和形貌,以及孔道中聚苯胺的结构形态和电学性质,与本体聚苯胺相比具有显著的变化。这种以有序介孔二氧化硅为模板制备的聚苯胺的单分子导线,有潜力应用在新型的电子或光电子器件上。此外,该复合物因为其独特性质很可能在燃料电池的聚合物电解质膜、湿度传感器、电流变材料以及电化学电容器等方面得到应用。     

聚苯胺复合材料研究进展

综述了聚苯胺/无机物复合材料和聚苯胺/有机高聚物复合材料的合成方法，性能特征，并展望了聚苯胺复合材料的研究，应用前景。     

金属纳米颗粒制备中的还原剂与修饰剂*

金属纳米颗粒由于其独特的光学、电学、化学性质以及各种潜在的应用价值,受到不少研究人员的广泛关注。实现金属纳米粒子尺寸、形貌可控,改善粒子分散性和稳定性,提高产率及纯度已成为具有挑战性的研究课题,不断发展和完善金属纳米粒子的合成方法则显得尤为重要。本文总结了目前制备金属纳米材料的几种化学方法：化学试剂还原法、电化学还原法、辐射还原法等,分类介绍了化学试剂还原法中常用的无机、有机还原剂,以及含氮、磷、羧基、巯基小分子有机化合物以及高分子聚合物等修饰剂并重点总结了其还原和修饰机理。