盐酸掺杂聚苯胺的制备及性能研究

本文用溶液聚合法制备盐酸掺杂聚苯胺,测定了体系酸度对聚苯胺电导率的影响,及盐酸掺杂聚苯胺在不同条件下经过热处理后的电导率,采用TGA、XRD等方法,研究了热处理过程对聚苯胺结构的影响。结果表明,当热处理温度为90℃时,电导率高于初始值,当热处理温度高于100℃时,电导率开始下降,到达220℃时,电导率下降了约4个数量级。在氮气中聚苯胺电导率的衰减比空气中小,聚苯胺经热处理后在浓硫酸中的溶解性会明显降低。本文还探讨了去掺杂、氧化和化学交联等盐酸掺杂聚苯胺的热降解机理。     

阳极氧化物纳米孔道和TiO2纳米管形成机理的研究进展

自组织有序的TiO2纳米管和多孔型阳极氧化膜(PAO)因其潜在的应用价值而倍受关注.阀金属的阳极氧化研究了80多年,但是六棱柱元胞结构和多孔纳米管的形成机理至今尚不清楚.本文不是简单地综述PAO的形成机理,而是从更宽的视角综述了致密型阳极氧化膜与PAO的本质联系和形貌差异.对比两种膜的形貌差异和生长过程有助于孔洞形成本质的认识.简要综述了PAO的传统"场致助溶(FAD)"理论和局限性,重点综述了PAO形成机理的最新研究进展,包括粘性流动模型、阻挡层击穿模型、氧气气泡成孔模型、等电场强度模型等.在充分对比分析最新成果的基础上,对PAO机理研究的发展趋势进行了展望:采用超声氧化、真空或高压条件下氧化以及对电解液中添加碳酸钠或还原剂等方法,对揭示孔洞形成和自组织的本质将会有很大帮助;从电流和阳极氧化效率角度入手,是探究传统FAD理论的物理本质的有效途径.     

电解-电化学混合电容器的制备与性能

为解决电化学电容器工作电压过低的问题, 本文以钽电解电容器的烧结型钽块为阳极, 聚苯胺(PANI)/TiO₂电化学电容器复合电极为阴极, 成功制备了高能量密度、高工作电压的电解-电化学混合电容器. PANI/TiO₂复合电极是通过在多孔阳极氧化钛纳米管阵列中电化学聚合PANI 制得. 该阴极具有优良的倍率特性, 当平均功率密度为0.55 mW·cm^-2时, 对应的比容量仍达到10.0 mF·cm^-2. 由于与电解电容器复合, 该混合电容器的单元工作电压可高达100 V. 而且电化学电容器阴极的比容量远大于阳极, 故阴极所需尺寸远小于阳极, 节省的空间可用于增大阳极尺寸, 从而使混合电容器的比容量极大提高. 所制备的混合电容器体积能量密度和质量能量密度分别是钽电解电容器的4 倍和3 倍. 将该混合电容器在100 V下进行短路充放电实验, 循环10000 次后发现容量未衰减, 等效串联电阻未增加, 显示出极好的循环稳定性和功率特性. 计算表明其最大功率密度高达847.5 W·g^-1. 电化学阻抗谱显示其具有优良的阻抗特性和频率特性.     

1-硫代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2,2,2]辛烷-4-甲撑烷氧基硫代磷酰胺的合成

以三氯硫磷、高位阻醇A等为原料,通过三步反应合成了化合物1-硫代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2,2,2]辛烷-4-甲撑烷氧基硫代磷酰胺.研究了化合物的31P NMR和MS.产物的结构经元素分析和核磁共振等证实.     

还原剂对多孔阳极氧化铝纳米孔道结构的影响

多孔阳极氧化铝(PAA)和多孔阳极氧化钛纳米管(PATNT)的结构调控近年来倍受关注. 在形成机理尚不清楚的情况下, 对PAA和PATNT的结构调控很难避免盲目性. 为验证“氧气气泡模具”可以形成纳米孔道这个新观点, 本文采用化学方法对PAA的结构进行调控, 成功地引入了一种还原剂来吸收纳米孔道中的氧气气泡. 在添加还原剂的草酸溶液中得到了一种特殊的阳极氧化铝膜. 研究了还原剂的含量对磷酸溶液中形成PAA孔道结构的影响, 结果表明随着还原剂含量的增加, PAA的孔道直径逐渐减小, 有序性降低. 对比了添加还原剂前后阳极氧化过程的电压-时间曲线的差异, 结果表明, 在含有还原剂溶液中制备的阳极氧化铝膜的导电性明显提高. 在密封的条件下, 还原剂能吸收掉孔道中的氧气, 使气泡模具效应消失, 得到完全的致密型氧化膜. 这些实验事实充分证明PAA中有序孔道的形成是氧气气泡模具效应的结果.     

多孔阳极氧化物的形成效率与纳米孔道的形成机理

多孔型阳极氧化铝（PAA）和多孔阳极氧化钛纳米管因其在诸多领域的广泛应用而备受关注．然而这类多孔阳极氧化物中纳米孔道的形成机理至今还不清楚,阳极氧化过程中电流一时间曲线与多孔形貌之间的关系至今无法解释．本文从致密型阳极氧化铝（CAA）的击穿机理入手,详细对比了CAA和PAA形成过程的区别与内在联系,从两种氧化膜电流．时间曲线（或电压一时间曲线）的分界点这个全新视角入手,找出了阳极氧化过程中氧化物形成效率下降的本质原因是电子电流的产生和氧气的析出．在CAA中球形孔洞的证据充分说明初期的规则孔洞是氧气气泡形成的．铝在混合电解液中阳极氧化的结果表明,一旦氧气析出停止,孔道生长就停止并被致密型的氧化物覆盖,一种新型的复合型氧化膜由此而得．最终结果表明：在PAN的形成过程中,适当的电子电流是氧气析出和孔洞形成的保证,适当的离子电流是氧化物形成和孔壁生长的保证．     

二次阳极氧化技术的理论依据及其局限性

二次阳极氧化技术在多孔阳极氧化铝和氧化钛纳米管的制备过程中得到广泛应用,但其理论依据还不清楚。本文详细综述了二次阳极氧化和预压印技术的由来及其理论依据,阐明了二次阳极氧化过程中传统“场致助溶”理论无法解释的实验事实,分析了二次阳极氧化和预压印技术在多孔阳极氧化铝制备中的局限性和前提条件,并用氧气气泡模型对文献中报道的一些特殊孔道的形成机制进行了诠释,揭示了气泡模具和氧化物的黏性流动对圆柱形、规则有序孔道的形成的重要影响,展望了电子电流和氧气气泡模具对多孔氧化铝、氧化钛纳米管的制备和结构调控的指导作用。本综述对阳极氧化钛纳米管的制备和机理的深入研究,促进其在光催化和太阳能电池领域的应用有重要的意义。     

聚苯胺在高pH值溶液中的电化学活性

由于聚苯胺(PANI)独特的质子酸掺杂机制, 其在高pH值溶液中会发生去质子化过程, 导致失去导电性和电化学活性, 故普通PANI只有在酸性介质中(pH<4)才具有电化学氧化-还原活性, 这成为PANI应用的一大障碍. 为解决PANI在高pH值溶液中的“失活”问题, 人们提出了各种各样的方法. 从基于质子酸掺杂机理和基于电荷转移机理的两大解决途径入手, 就提高PANI在高pH环境中电化学活性的方法进行了系统综述, 重点评述了自掺杂、高分子酸掺杂和碳纳米管掺杂PANI的制备方法、电化学特性以及提高电化学活性的作用机制, 并指出了提高PANI高pH环境下的电化学活性所存在的难点及今后的研究方向.