石墨烯负载新型π-共轭聚合物纳米复合电极材料的合成及其超级电容特性

采用γ射线辐照还原技术获得易分散石墨烯(GNS),并以其为载体,以樟脑磺酸为掺杂剂和软模板,借助化学氧化聚合方法制备出分级孔结构的石墨烯负载聚(1, 5-二氨基蒽醌)(GNS@PDAA)纳米复合材料。运用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、拉曼光谱(Raman)、原子力显微镜(AFM)、能谱仪(EDS)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和电化学测试等手段研究了不同GNS/DAA质量比对GNS@PDAA复合材料的形貌、结构及超级电容特性的影响。研究表明,当DAA/GNS质量比为6/1时,借助π-π堆叠和网络限域作用, PDAA以20-40 nm纳米颗粒的形式牢固沉积于石墨烯表面,材料内部存在大量10-30 nm尺寸的介孔。该GNS@PDAA复合材料在0.5 A·g^-1时呈现最高的比电容(398.7 F·g^-1),优异的倍率特性(在50 A·g^-1下比电容保持率为71%)和非常好的循环性能(20000次循环后比电容损失仅为8.3%)。进而证实了GNS@PDAA复合材料所组装的超级电容器具有优异的串并联特性。     

功能化碳纳米管膜负载聚(2,5-二羟基-1,4-苯醌硫)柔性电极的制备及在柔性非对称超级电容器中的应用

通过对碳纳米管(CNT)膜进行重氮化处理,制备对氯苯胺修饰碳纳米管(pca-CNT)膜,并以pca-CNT膜为基底,原位缩聚生长聚(2,5-二羟基-1,4-苯醌硫)(PDBS),构筑pca-CNT负载PDBS(pca-CNT@PDBS)柔性电极。采用场发射扫描电镜、透射电镜、能谱仪、傅里叶红外光谱和光电子能谱等表征了pca-CNT@PDBS电极材料的形貌和结构,研究了CNT膜功能化之后对电极材料结构及电化学性能的影响。研究表明,当电流密度为1mA/cm~2时,pca-CNT@PDBS柔性电极的比电容达到108.0mF/cm~2,明显高于PDBS电极材料(65.6mF/cm~2)和纯碳纳米管膜负载的PDBS(CNT@PDBS,83.2mF/cm~2)。分别以pca-CNT@PDBS、CNT@PDBS为柔性正极,以CNT膜负载的聚(1,5-二氨基蒽醌)(CNT@PDAA)为柔性负极,与丙烯酸酯橡胶/四乙基四氟硼酸铵-乙腈准固态电解质(ACM/Et4NBF4-AN)匹配组装,得到柔性有机非对称超级电容器。当电流密度为2mA/cm~2时,pca-CNT@PDBS//ACM/Et4NBF4-AN//CNT@PDAA的比电容为79.6mF/cm~2;当功率密度为63.5 mW/cm3时,其能量密度达到1.63 mW·h/cm3。CNT@PDBS//ACM/Et4NBF4-AN//CNT@PDAA在循环7 500次以后,比电容保持率仅为30.5%,而pca-CNT@PDBS//ACM/Et4NBF4-AN//CNT@PDAA循环充放电8 000次后,比电容保持率为80.5%,循环稳定性较前者大幅提高。     

P(HEMA-co-AM)胶体晶体膜的制备及其性能

将聚苯乙烯胶体晶体嵌入丙烯酰胺(AM)与甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)的交联共聚膜中,制备了共聚物P(AM-co-HEMA)胶体晶体膜.研究了单体配比及交联剂N,N'-亚甲基双(丙烯酰胺)(MBA)对胶体晶体膜的光子带隙峰位置、拉伸强度和断裂伸长率的影响.结果表明:当n(HEMA)/n(AM)≤2.33时,光子带隙峰较明...     

磺化碳纳米管改性聚苯胺复合材料的合成与超级电容特性

运用重氮化技术制备了水溶性磺化碳纳米管,在此基础上,以不同直径的磺化碳纳米管(1～2 nm,<8 nm,10～20 nm,30～50 nm)为载体,采用原位氧化聚合方法合成了一系列磺化碳纳米管改性聚苯胺复合材料.红外和紫外-可见光谱分析表明,聚苯胺与磺化碳纳米管之间存在π-π相互作用,并形成了电荷转移复合物;且随着碳纳...     

氧化剂对磺化石墨烯负载聚苯胺复合材料结构与电化学性能的影响

以磺化石墨烯(sGNS)为基板材料,通过界面聚合方法制备出不同分级结构磺化石墨烯负载聚苯胺(sGNS/PANI)复合材料,并系统研究了氧化剂类型对复合材料的化学组成、形貌结构和超级电容特性的影响.结果显示,过硫酸铵为氧化剂合成的复合材料中PANI的产率和氧化程度最高,其形貌呈现出sGNS垂直生长PANI纳米短棒阵列结构,PANI的共轭程度和结晶性均较高,从而赋予复合材料高的比电容(497.3 Fg-1),以及良好的倍率特性和循环稳定性(2000次循环后比电容仅损失5.7%).当以三氯化铁为氧化剂时,复合材料中PANI的得率很低,并在sGNS表面形成较薄的包覆层,此时复合材料的比电容最低(228.5 Fg-1),但充放电循环性能较好(2000次循环后比电容的保持率为87.4%).当氧化剂为高锰酸钾时,复合材料中PANI以团聚态颗粒无规堆积在sGNS表面,PANI以无定型结构存在,其比电容虽然较高(419.6 F g-1),但其倍率特性和充放电循环性能较差(2000次循环后比电容损失19.9%).     

苝酰亚胺功能化聚苯乙烯乳胶粒水凝胶膜

将带有硼酸基团的苝酰亚胺荧光分子引入聚苯乙烯共聚乳胶粒表面,再将其嵌入聚丙烯酰胺水凝胶膜内,合成了对葡萄糖敏感的水凝胶膜。通过扫描电子显微镜、激光粒径分析仪对微球的外观形貌、单分散性进行表征,并用原子吸收光谱法间接测定了微球表面苝酰亚胺的含量,研究了苝酰亚胺功能化聚苯乙烯乳胶粒的紫外-可见吸收光谱图及其水凝胶膜的荧光性能。结果表明:苝酰亚胺功能化聚苯乙烯乳胶粒水凝胶膜经浓度逐渐增大的葡萄糖溶液浸泡后,其荧光强度降低,但发射峰位置不变。当葡萄糖浓度达到200 mmol/L时,其荧光淬灭效率为0.34。     

含三氟甲基聚硅烷的合成及其紫外光降解

用Wurtz法合成了聚甲基苯基硅烷、聚(对三氟甲基苯基)(甲基)-甲基苯基硅烷以及聚(对三氟甲基苯基)(苯基)-甲基苯基硅烷3种聚硅烷。用IR、GPC和荧光光谱对产物进行表征,并研究了其紫外光降解性能。从电子结构角度解释了不同聚硅烷在荧光以及紫外光降解行为方面的差异。结果表明,在苯环对位引入吸电子基团三氟甲基有利于紫外光降解的进行,而苯环的增多则会阻碍紫外光降解。     

用于柔性超级电容器的凝胶聚合物电解质膜的制备

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)提高戊二醛(GA)交联的聚乙烯醇(PVA)凝胶在1 mol/L的H2SO4溶液中的溶胀度,制备出一种用于柔性超级电容器的凝胶聚合物电解质膜,并对该电解质膜的结构、形貌、溶胀度、力学性能和电导率等进行了表征.在此基础上,组装了一种基于石墨烯电极的柔性超级电容器.结果表明:随着PVP用量的增加,膜孔数量增多且孔径增大,溶胀度增加,电导率提高,但力学强度下降.电解质膜中PVP质量分数为20％时,所组装的柔性超级电容器的比电容为111 F/g,其电化学性能的温度依赖性较低,稳定性较好.     

聚N-[5-(8-羟基喹啉)甲基]苯胺/介孔五氧化二钒杂化材料的制备与表征

采用原位插层聚合法制备出层状有序的聚N-[5-(8-羟基喹啉)甲基]苯胺/介孔五氧化二钒(PNQA/Meso-V2O5)杂化材料.结果显示,PNQA插入后,Meso-V2O5的层间距由2.4nm增加到2.81nm,得到的杂化材料仍保持良好的层状结构.杂化材料的室温电导率比Meso-V2O5高出3个数量级.荧光分析表明,在乙醇介质中杂化材料的发射谱带与PNQA相比蓝移22nm,杂化材料的荧光量子产率(26%)明显高于PNQA(10%).     

绝缘聚合物对聚苯胺复合物导电性能的影响

将十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺(PAn DBSA)与乙烯丙烯酸共聚物(EAA)或聚烯烃弹性体(POE)进行溶液共混制得了PAn DBSA/EAA或PAn DBSA/POE导电复合物。研究了绝缘聚合物的化学结构对聚苯胺导电复合物形态结构及电性能影响。结果表明,极性聚合物EAA中的羧基能与PAn形成氢键并发生掺杂作用,复合物中卷曲的PAn主链能充分展开,导致PAn/EAA复合物具有非常低的逾渗域值(1.5%),PAn含量为20.0%时,电导率高达7.1S/cm。POE为非极性共聚物,与极性较强的PAn相容性较差,导致PAn/POE复合物具有较高逾渗域值(5.0%),PAn含量为20.0%时,电导率仅为3.0×10-5S/cm。