基于聚苯胺-普鲁士蓝/普鲁士蓝复合膜的过氧化氢电化学传感器的制备及表征

利用聚苯胺和普鲁士蓝的协同作用,构建了聚苯胺-普鲁士蓝/普鲁士蓝复合膜的H2O2电化学传感器.聚苯胺的带正电骨架和带负电的普鲁士蓝粒子相互吸引,且聚苯胺提供了很多氧化还原位点,有利于普鲁士蓝粒子的进一步均匀生长,使制备的传感器具备优异的电催化性能.采用扫描电镜和电化学方法对修饰电极进行了表征.在最佳实验条件下,该修饰电极不仅表面具有致密均匀的结构,而且具备在弱碱性条件下良好的电化学操作稳定性,为搭建以H2O2传感为基础的新型传感器提供了一个新的思路.     

K7[Mn(H2O)CrW11O39]/PANI/SnO2三元复合材料的合成、表征及光催化性能研究

本文采用静电自组装法成功制备了三元复合材料K₈[Mn(H₂O)CrW₁₁O₃₉]/PANI/SnO₂,并使用UV-vis、XRD、XPS、FT-IR、SEM-EDS和N₂吸附-脱附等手段对其进行表征。并且通过光催化降解刚果红染料的实验,确定了反应的最佳条件为:刚果红溶液的初始浓度为10 mg·L^-1,初始pH值为2,催化剂用量为0.002 g时,溶液脱色率可达98.1%。重复回收三次后,溶液脱色率仍达到88.1%。     

Mg12O12纳米线掺杂3d过渡金属元素的第一性原理计算研究

基于密度泛函第一性原理计算,系统研究了Mg₁₂O₁₂笼状团簇组装一维纳米线及其掺杂3d族元素体系的几何结构与电子结构.结果表明：Mg₁₂O₁₂团簇组装一维纳米线为非磁性半导体,带隙值为3.16 eV;掺杂Sc和V后,体系由半导体转变为金属;掺杂Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu后体系仍然保持半导体特性、但带隙值明显减小,而掺杂Zn时带隙值变化不大;掺杂V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu后纳米线具有磁性.     

三信道石墨烯电光调制和模分复用集成器件

提出了一种三信道石墨烯电光调制和模分复用集成器件,该器件由单层石墨烯覆盖的一维光子晶体纳米梁腔电光调制模块和纳米线波导模分复用模块组成。利用三维时域有限差分法进行仿真分析,结果表明,该器件可以同时实现TE₀模、TE₁模和TE₂模的调制和模分复用功能。当波长为1 570 nm时,消光比大于28.3 dB,插入损耗小于0.21 dB,信道串扰小于-28.6 dB,调制器的3 dB带宽达到100 GHz,器件尺寸约为100μm×13μm。该集成器件性能优良,在大容量光通信系统中具有重要的应用价值。     

基于拓扑绝缘体纳米线约瑟夫森结的反常临界超流增强和半整数夏皮洛台阶

基于拓扑绝缘体材料的约瑟夫森结是寻找马约拉纳零能模的候选器件,因而受到拓扑量子计算研究领域的关注.这方面实验的关键之一,是制备具有优质结区的约瑟夫森器件.本工作在三维拓扑绝缘体Bi₂Te₃和Bi₂(Se_xTe_1-x)₃纳米线上制作了约瑟夫森结器件,研究了其结区的超导邻近效应、多重安德列夫反射和超流-相位关系,观测到了约瑟夫森结的临界超流随磁场增大而反常地增大、其交流约瑟夫森效应出现半整数的夏皮洛台阶的实验结果.本文还讨论了这些反常现象的可能来源,特别是与结区界面处超导电极的Ti缓冲层和拓扑绝缘体纳米线中的Te元素形成TiTe铁磁性合金层的关系.     

微米聚苯胺/Fe_3O_4空心球的制备及吸波性能

采用界面聚合和Pickering乳液聚合相结合的方法,以甲苯为软模板,磁性Fe3O4纳米颗粒为稳定剂,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为乳化剂,过硫酸铵(APS)为氧化剂,盐酸(HCl)为掺杂剂,制备了掺杂态聚苯胺/Fe3O4(D-PANI/Fe3O4)空心球.作为比较,在不掺杂盐酸的条件下,制备了本征态聚苯胺/Fe3O4(PANI/Fe3O4)空心球.用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪、热重分析(TG)仪、振动样品磁强(VSM)计及恒压四探针测试仪对复合材料的形貌、结构、组成和电磁性能进行了表征.结果表明,D-PANI/Fe3O4空心球的直径约为2.8μm,电导率和饱和磁化强度(Ms)分别为2.75×10-2S/cm和54.26 A·m2/kg.用矢量网络分析(VNA)仪对D-PANI/Fe3O4空心球和PANI/Fe3O4空心球吸波性能进行分析,结果表明,D-PANI/Fe3O4空心球在12.64 GHz处的最小反射率为-43.3 d B,对应的匹配厚度为2 mm,其吸波性能明显优于PANI/Fe3O4空心球.     

硅纳米粒子聚苯胺包覆改性及其嵌/脱锂电化学性能

利用直流电弧等离子体蒸发法合成硅纳米粒子(SiNPs),粒径为20~30 nm。采用对氨基苯甲酸(ABA)处理SiNPs,并在ABA-SiNPs表面进行苯胺(ANi)原位化学氧化聚合,形成核/壳型聚苯胺包覆硅纳米复合粒子(PANi-SiNPs)。FTIR、DSC、XRD、TEM等分析结果表明,ABA与SiNPs之间形成了化学键,粒子表面引入了ANi基团,复合粒子中PANi质量含量约为62%。电化学性能测试表明,PANi包覆层的存在大幅度提高了SiNPs的循环稳定性能,在100 mA·g~(-1)的电流密度下循环100次后,电池容量保持率为92.5%,远高于未改性的SiNPs的性能。聚苯胺包覆改性SiNPs,改善其导电性能的同时,可以极大地缓冲充/放电过程中的体积变化,提高电极的循环稳定性能。     

石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及应用

石墨烯/聚苯胺复合材料由于其优异的电学、热学、电化学性能和机械性能等特点,吸引了研究者们的广泛关注。本文对近几年来石墨烯/聚苯胺复合材料的发展状况进行了简单介绍,首先总结了原位聚合法、界面聚合法、自组装法、溶液共混法等不同制备方法对石墨烯/聚苯胺复合材料结构和性能的影响。由于石墨烯/聚苯胺复合材料结合了石墨烯和聚苯胺两者的优点,展现出更加优异的性能,因此本文还对其在超级电容器、传感器、燃料电池、太阳能电池等方面的应用进行了详细介绍。     

湿化学法制备硅纳米线阵列及其光电化学产氢性能分析

为了探究不同方法条件下制备的硅纳米线阵列电极产氢性能异同,文中分别采用了两步金属辅助催化无电刻蚀法、一步金属辅助催化无电刻蚀法以及阳极氧化法来制备硅纳米线阵列用作为光电分解水电池光阴极材料。通过FESEM、XRD和UVVis-IR DRS等手段对实验样品的形貌、晶型、减反性表征,发现相比于其他2种方法所得硅纳米线样品,两步金属辅助催化无电刻蚀法制备的硅纳米线结构晶型保持更好,表面缺陷更少。光电化学测试表明两步金属辅助催化无电刻蚀法制备的硅纳米线光电化学性能表现最优,其光电流密度值是一步法的4倍,阳极氧化法的40倍;转移电荷电阻仅是一步法制备的硅纳米线阵列阻值的1/3,阳极氧化法制备的1/1 000。     

自支撑三维功能化石墨烯/聚苯胺电极材料的制备及超级电容性能

采用水热法制备了三维石墨烯(3D-G),并以十八胺(ODA)为接枝剂对部分还原的氧化石墨烯进行氨基化处理,再利用原位聚合法在氨基化石墨烯表面生长聚苯胺,制备了十八胺功能化石墨烯/聚苯胺(G-ODA/PANI).对材料进行了结构表征、电化学性能分析和材料结构的比电容贡献分析.结果显示,电极材料的电容贡献大部分体现为材料的表面电容,G-ODA/PANI电极片在1 A/g电流密度时的比电容最高可达1080 F/g,是未功能化石墨烯/聚苯胺电极材料(G/PANI)的2.57倍,且循环稳定性也有很大的提高,循环10000周后的比容量保持率为90.8%,比G/PANI高9.6%.