超疏水导电聚苯胺的界面聚合

采用界面聚合和无模板法相结合的方法, 以具有疏水链的全氟癸二酸(PFSEA)为掺杂剂, 通过调节苯胺单体和FeCl₃氧化剂的浓度实现了聚苯胺三维微/纳米结构形貌和尺寸的可控制备. 扫描电子显微镜测量结果显示, 聚苯胺是由一维纳米纤维自组装形成的三维微球结构; 红外吸收光谱和紫外-可见吸收光谱结果表明, 聚苯胺微球为掺杂态. 室温下, 该微/纳米结构聚苯胺微球的电导率为 9.6×10^-3 S/cm, 表面水接触角为161.4°, 表现出半导体特性和超疏水性.     

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%).     

聚苯胺纳米颗粒的制备及其电化学性能

以乙醇和水为混合溶剂,采用氧化法制备了纳米尺度的聚苯胺颗粒。采用扫描电镜、红外光谱、循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等测试手段对其结构和电化学性能进行了测试。研究了混合溶剂的比例对产物电化学性能的影响。结果表明：聚苯胺颗粒大小为50～100 nm;以制备的聚苯胺纳米颗粒为活性物质,在1 mol/L的H2SO4电解液中,当...     

羧甲基壳聚糖掺杂聚苯胺的制备及其在盐酸溶液中对碳钢的缓蚀性能研究

选用结构中同时带有羟基、羧基和氨基的羧甲基壳聚糖为掺杂酸,通过改变掺杂酸与苯胺单体的比例实现了产物从纳米纤维(直径为100nm)到空心微米小球(直径为200nm)的转变.傅立叶红外(FTIR)和紫外可见光谱(UV)表征结果表明,纳米纤维和空心微米小球均为掺杂态聚苯胺.另外,采用电化学交流阻抗技术和动电位极化方法研究了所得聚苯胺在0.5mol/L盐酸溶液中对碳钢的缓蚀作用.结果表明,聚苯胺的加入量为40mg/L时,其对碳钢的缓蚀效率高达91.6%～92.3%.     

盐酸掺杂制备导电性聚苯胺的工艺优化研究

掺杂是获得高导电性聚苯胺的重要手段.本文采用盐酸进行掺杂,通过实验研究了不同条件下盐酸掺杂对聚苯胺基本性能的影响,优化了制备聚苯胺的工艺条件.当过硫酸铵与苯胺比为1时,聚合产率高达66.14%;当盐酸浓度为1.5mol/L时,室温下反应12h导电性最好.制备了聚苯胺样品,并对样品进行了FT-IR、SEM、XRD测试.结果均表明盐酸掺杂聚苯胺的反应主要发生在醌环上,掺杂后聚苯胺有一定的结晶性,且呈微纳米颗粒状、分布均匀,电导率达到1.29S·cm~(-1).正交试验得出的优化工艺为:盐酸浓度为1.0mol·L~(-1),氧化剂与苯胺单体摩尔比为1∶1,室温条件下反应4h.     

氮、铁共掺杂碳纳米粒子的制备及在过氧化氢和葡萄糖检测中的应用

以L-酒石酸和一水柠檬酸为混合碳源,以乙二胺为氮源和聚合试剂,并添加六水三氯化铁,通过一锅溶剂热法合成了氮、铁共掺杂碳纳米粒子(N/Fe-CNPs),采用制备的N/Fe-CNPs模拟过氧化物酶催化过氧化氢(H₂O₂)氧化3,3',5,5'-四甲基 产生可溶性的蓝色产物,联合葡萄糖氧化酶建立了测定H₂O₂和葡萄糖含量的新方法。 结果显示:H₂O₂及葡萄糖的浓度与反应体系的吸光度呈良好的线性关系,H₂O₂的线性范围为0.2~20 μmol/L,葡萄糖的线性范围为0.1~1.0及1.0~80 μmol/L,最低检出限分别可达42.5和76.1 nmol/L。     

不同磺酸掺杂聚苯胺的制备及在超级电容器中的应用

以MnO₂为氧化剂,采用乳液聚合法,用三种不同的磺酸型表面活性剂制备掺杂聚苯胺(PANI)。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱以及X射线衍射(XRD)等手段对其结构及形貌进行表征;用所得的掺杂聚苯胺制作电极,组装成对称扣式超级电容器,用循环伏安法(CV)、电化学阻抗(EIS)和恒电流充放电技术进行电化学性能研究。结果表明,磺酸表面活性剂的引入有利于PANI纳米纤维的形成和分散,掺杂Nafion的PANI纤维直径在30-40 nm之间,纤维交织成多孔的疏松结构;当放电电流为0.1 A·g^-1时,以PANI-Nafion、PANI-SDS(十二烷基磺酸钠)、PANI-SDBS(十二烷基苯磺酸钠)为电极材料的超级电容器比容量分别为385.3、359.7、401.6 F·g^-1,均高于未掺杂PANI的比容量(235.8 F·g^-1);其中, PANINafion的循环稳定性最好, 1000次循环后其比容量保持率高达70.7%。     

离子液体掺杂聚苯胺/纳米铜修饰电极制备及其在过氧化氢测定中的应用

在离子液体1-甲基咪唑-三氟乙酸中用循环伏安法(CV)电聚合苯胺制得离子液体掺杂聚苯胺膜修饰玻碳电极(IL-PANI/GCE),进一步在其表面原位电沉积纳米铜粒子,构制用于测定H2O2的新型离子液体掺杂聚苯胺/纳米铜(nano-Cu/IL-PANI/GCE)电化学传感器。用扫描电镜(SEM)、循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱法(EIS)表征此修饰电极,并讨论了其对H2O2的电催化还原机制。在0.1 mol/L NaOH溶液和"0.35 V电位下,用电流法测定了H2O2的含量,在20～1.12 mmol/L浓度范围内线性关系良好;检出限为0.1μmol/L,响应时间约为3 s。     

PANi电极在不同电解液中的电化学电容性能研究

应用化学氧化聚合法制备了超级电容器用聚苯胺电极材料.FTIR、SEM及电化学电容测试表明:聚苯胺由纳米颗粒堆积而成,颗粒大小50nm左右;在H2SO4、NaNO3或KOH电解液(浓度均为1mol/L)中,5mA/cm2电流密度下,PANi电极比电容分别为404F/g、208F/g和279F/g;如H2SO4浓度升高至2mol/L或6mol/L,比电容明显下降,仅为330F/g或248F/g.     

一步法合成聚苯胺/十二烷基苯磺酸钠超疏水复合材料

在阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)体系中,采用一步法制得聚苯胺/SDBS超疏水复合材料.利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察产物形貌并测定其元素组成.通过傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见光谱仪、X射线衍射等对其结构进行表征,用视频接触角测量仪测定材料的亲疏水性.考察SDBS浓度和溶液酸度对产物形貌及疏水性能的影响,探讨疏水机理.结果表明:在pH=1-9,SDBS浓度大于0.016 mol?L-1条件下,所制备复合材料的水接触角大于150°,SDBS掺杂使得苯胺单体的转化率高达98%.两亲分子SDBS亲水磺酸基与聚苯胺主链上的亚胺基不仅存在静电引力,而且能形成磺酰胺键,聚苯胺主链间又以氢键相互连接,SDBS分子的疏水烃基有序排列朝向聚苯胺主链外侧,从而组装形成具有微纳结构的聚苯胺/SDBS超疏水复合材料.本文结果有利于更好地理解聚苯胺/SDBS超疏水性复合材料的形成机理,对超疏水材料的设计提供新思路.     

聚苯胺/离子液体/蒙脱土纳米复合材料的制备及其导电性能研究

采用1-羧甲基-3-甲基咪唑氯化盐离子液体对钠化蒙脱土进行插层改性,然后用苯胺的盐酸溶液进行二次插层,以过硫酸铵为氧化剂,盐酸溶液为掺杂剂,使进入离子液体/蒙脱土(CMMIm/MMT)层间的苯胺(An)发生氧化聚合反应,制备了一种具有良好导电性的聚苯胺/离子液体/蒙脱土复合材料(PANI/CMMIm/MMT).用红外光谱、X-射线衍射,热重分析和DSC对样品进行了表征.结果表明当离子液体/蒙脱土用量为7.5%、盐酸浓度为1mol/L、过硫酸铵与苯胺的摩尔比为1∶1、0℃下反应6h时制备的PANI/CMMIm/MMT纳米复合材料电导率最高,达到了0.3S/cm,是相同条件下聚苯胺/钠化蒙脱土纳米复合材料电导率的2.5倍,聚苯胺的7.5倍.     

FeCl_3/APS复合氧化剂对乳液法合成聚苯胺动力学行为的影响

采用石英晶体微天平(QCM)技术,探讨了以三氯化铁(FeCl3)和过硫酸铵(APS)为复合氧化剂,十二烷基苯磺酸(DBSA)为乳化剂和掺杂剂时,苯胺(An)的乳液聚合动力学行为;并通过对产物的循环伏安分析,初步优化了聚合反应条件.结果表明,An的乳液聚合反应对复合氧化剂、An以及DBSA分别为1,0.5和0.5级.各种条件下的循环伏安(CV)图都显示出PAn的三对氧化还原特征峰.当FeCl3与APS物质的量比为2∶1;氧化剂总量与苯胺的物质的量比为3∶1;DBSA浓度为0.05mol/L时,CV测试的峰电流和电导率最大.     

Solid-state NMR and FTIR investigations of standard and nanotubular polyanilines

The standard emeraldine base (EB) form of polyaniline and the product obtained by the oxidative polymerization of aniline using a pH-stat method at a constant pH of 2.5 are investigated. The morphology of the pH-stat product was examined using scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The prevalence of self-assembled nanotubes in the pH-stat product is confirmed. The structural differences between the EB and pH-stat products are revealed by FTIR and solid-state NMR experiments. On the basis of these investigations, the presence and the role of the oligomeric material in the formation of nanotubes is confirmed.     

在线紫外-可见光谱研究ITO导电玻璃电极上苯胺与对苯二胺的电化学共聚及其产物的表征

本文用在线紫外-可见光谱电化学的方法较详细地研究了在0.5M硫酸水溶液中苯胺、对苯二胺以及苯胺与对苯二胺混合体系在ITO导电玻璃电极上的电化学聚合和共聚合的过程。苯胺与对苯二胺在ITO导电玻璃上发生了电化学共聚合,在0.5M硫酸水溶液的纯苯胺和苯胺与对苯二胺共聚时的循环伏安曲线以及其对应的在线紫外-可见光谱表明对苯二胺的加入除了发生共聚外,也使聚合的速率明显加快;而且纯苯胺在循环伏安电化学聚合时在430nm处出现的吸收带因对苯二胺的加入而消失,说明对苯二胺的加入使聚合的机理与纯苯胺的聚合机理有明显不同,主要原因是苯胺产生的反应中间体可能很快与对苯二胺的阳离子自由基反应聚合。在导电玻璃ITO上的聚合物膜的反射傅立叶红外光谱表明,对苯二胺的加入可能产生了具有1,2取代模式结构,这说明了对苯二胺结合进入到聚合物中。这种共聚使得产物的表面形貌也发生了变化,聚合物扫描电镜图表明对笨二胺的加入有利于纤维状的表面形貌产生,纤维的直径可达到50nm粗细;同时用在线紫外-可见光谱研究了纯聚苯胺和共聚物随电位变化的电变色性质,结果表明在0v-0.6v之间共聚物与纯聚苯胺的在线紫外-可见光谱有明显的不同,且共聚物的电变色可逆性比纯聚苯胺好;同时SEM图也表明在0.8v电位下聚苯胺和共聚物表面形貌发生了团聚。     

聚苯胺/钴-氧化钴膜作传感元件的pH传感器的性能

本文研究了在玻碳电极上修饰不同物质所制得的pH传感器,通过电位滴定的方法比较得出先修饰聚苯胺,再修饰钴-氧化钴膜的电极对pH有较好的响应,能代替玻璃电极应用在实际样品测定中。探究了最佳修饰条件为：先在0.1mol/L苯胺的盐酸（1mol/L）溶液中, 电位范围为-0.2~1.0V,以100 mV/s 的扫描速度循环伏安扫描 10圈修饰聚苯胺膜;接着在含2.0×10-4 mol/LCo2+的PBS （pH=7.5）缓冲溶液中, 电位范围为-1.2~1.2V,以100 mV/s 的扫描速度循环伏安扫描 5圈修饰钴-氧化钴膜。得到的修饰电极响应斜率为-61.60 mV/pH,响应范围pH 0.5~13。     

Structure – Directing Effect of Renewable Resource Based Amphiphilic Dopants on the Formation of Conducting Polyaniline-Clay Nanocomposite

Summary: The structure-directing effect of two amphiphilic dopants on the nucleation and growth mechanism during the formation of micro/ nanostructured polyaniline (PANI) and polyaniline-clay nanocomposites (PANICNs) is described. PANIs and PANICNs were prepared by in-situ intercalative emulsion polymerization of aniline using the amphiphilic dopants, 3-pentadecyl phenyl phosphoric acid (3-PDPPA) and 3-pentadecyl phenol–4-sulphonic acid (3-PDPSA), derived from cashew nut shell liquid, a renewable resource. These molecules act as intercalating agents, dopants and also as structure-directing agents. X- ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopic (SEM) studies revealed the formation of lamellar/fibrillar – network in PANI- PDPPA and cylinder/rod morphology in PANI-PDPSA. Experimental data reveal that fibrillar morphology arises from the heterogeneous nucleation followed by an indefinite growth mechanism. On the other hand rod-like structures are formed from the self-assembled rod-like micelle guided polymerization through homonucleation followed by an anisotropic growth mechanism. Electrical conductivity measurement revealed lower conductivities for PANICNs than that of PANIs.     

聚二乙基二烯丙基氯化铵的合成与表征

以二乙基二烯丙基氯化铵为原料采用过硫酸盐水溶液引发体系合成了聚二乙基二烯丙基氯化铵(PDEDAAC).探讨了单体、引发剂和助剂EDTA的浓度及温度对产物的特性粘数和单体转化率的影响,确定了适宜的工艺条件,并用元素分析、FT-IR和1H NMR对产物的结构进行了表征.结果表明,当单体浓度≥3.00 mol/L、引发剂浓度为0.015~0.020 mol/L、EDTA浓度为0.40~0.60 mmol/L、聚合反应温度为50~55℃、反应时间为6 h时,产物的特性粘数可达223 mL/g,单体转化率大于98.00%.     

无水FeCl_3存在下丙烯酸甲酯的单电子转移活性自由基聚合动力学

单电子转移活性自由基聚合(SET-LRP)是一种可以对聚合物进行有效分子设计,合成不同拓扑结构并且能够有效调节其相对分子质量和相对分子质量分布的新型聚合方法,具有潜在的应用前景。以2-溴丙酸甲酯作为引发剂,Cu(0)/三(N,N-二甲基氨基乙基)胺(Me6-TREN)为复合催化体系,通过在二甲基亚砜中添加不同摩尔浓度的无水FeCl_3来研究其对丙烯酸甲酯的SET-LRP聚合动力学的影响。结果表明,随着三价铁离子量的增加,其链增长速率常数下降并且出现诱导期延长现象,说明三价铁离子参与了SET-LRP的聚合动力学过程,它和在同样实验条件下二价铜所起的作用截然不同,这可能是由于三价铁离子的氧化导致反应体系中一价铜的浓度降低引起的。此项工作从另外一个角度解释了零价铜催化下SET-LRP聚合诱导期产生的原因。     

Synthesis and characterization of polyaniline/graphite conducting nanocomposites

A new method for the synthesis of exfoliated graphite and polyaniline (PANI)/graphite nanocomposites was developed. Exfoliated graphite nanosheets were prepared through the microwave irradiation and sonication of synthesized expandable graphite. The nanocomposites were fabricated via the in situ polymerization of the monomer at the presence of graphite nanosheets. The as-synthesized graphite nanosheets and PANI/graphite nanocomposite materials were characterized with Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and thermogravimetric analysis (TGA). The conductivity of the PANI/graphite nanocomposites was dramatically increased over that of pure PANI. TGA indicated that the incorporation of graphite greatly improved the thermal stability of PANI. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part B: Polym Phys 42: 1972–1978, 2004