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丝素-聚苯胺复合纳米纤维膜的制备及其性能

现代纺织技术 2024年第5期32卷 9-17页

作者：周家宝刘涛仇巧华朱灵奇王艳敏丁新波浙江理工大学纺织科学与工程学院(国际丝绸学院) 杭州310018

以再生丝素蛋白(SF)为原料,以聚苯胺(PANI)为功能添加剂,采用静电纺丝技术制备了丝素-聚苯胺(SF-PANI)复合纳米纤维膜。通过SEM、XRD和FTIR等对其形貌、结构和性能进行表征。结果表明:SF-PANI复合纳米纤维膜孔隙率在70%以上;在磷酸盐缓... 详细信息

以再生丝素蛋白(SF)为原料,以聚苯胺(PANI)为功能添加剂,采用静电纺丝技术制备了丝素-聚苯胺(SF-PANI)复合纳米纤维膜。通过SEM、XRD和FTIR等对其形貌、结构和性能进行表征。结果表明:SF-PANI复合纳米纤维膜孔隙率在70%以上;在磷酸盐缓冲液中其溶胀度可达158%;最大拉伸应力可达2.5 MPa。当SF-PANI复合纳米纤维膜中PANI质量分数为5%时,对大肠杆菌的抑菌率为80.08%,对金黄色葡萄球菌的抑菌率为75.20%;对PANI质量分数为5%的SF-PANI复合纤维膜进行卤化处理后,其对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率均能达到100%。该复合膜具有良好的理化性能和抗菌性能,在抗菌型生物材料方面具有一定的应用前景。

关键词：聚苯胺丝素蛋白静电纺丝卤化处理抗菌性能

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磷钼酸-还原氧化石墨烯-聚苯胺改性阳极微生物燃料电池处理高氯酸盐废水的性能研究

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环境污染与防治 2024年第7期46卷 933-940页

作者：杨佳琪廉静赵娟岳琳郭延凯郭金燕河北科技大学环境科学与工程学院河北省污染防治生物技术实验室河北石家庄050018

采用磷钼酸(PMo12)-还原氧化石墨烯(rGO)-聚苯胺(PAN)对微生物燃料电池(MFC)的阳极进行改性,构建单室空气阴极MFC,考察了材料结构、改性阳极形貌和MFC的电化学特性、产电特性和高氯酸盐去除性能,并探讨了改善MFC性能的机理。结果表明:... 详细信息

采用磷钼酸(PMo12)-还原氧化石墨烯(rGO)-聚苯胺(PAN)对微生物燃料电池(MFC)的阳极进行改性,构建单室空气阴极MFC,考察了材料结构、改性阳极形貌和MFC的电化学特性、产电特性和高氯酸盐去除性能,并探讨了改善MFC性能的机理。结果表明:相比空白阳极,PMo12-rGO-PAN改性阳极具有更多的电化学活性位点,其MFC循环伏安闭合曲线面积和交换电流密度分别提高了2.34、9.36倍,电荷转移内阻降低了85.87%。在560 mg/L高氯酸盐下,该阳极MFC产生最大输出电压为160.03 mV;在运行过程中,该阳极MFC对高氯酸盐的还原率始终高于空白阳极。该阳极通过改善微生物的附着条件和提高阳极电子转移速率提升了MFC的运行性能。

关键词：磷钼酸还原氧化石墨烯聚苯胺微生物燃料电池阳极高氯酸盐产电

原位聚合法制备无机盐掺杂聚苯胺棉织物及其光电热性能研究

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化工新型材料 2024年

作者：吴涛缪东校祁冠杰彭军王潮霞江南大学纺织科学与工程学院

掺杂氯化锌、氯化锂、二水合氯化铜、氯化铁、氯化镁等无机盐，采用原位聚合法制备了无机盐掺杂聚苯胺棉织物，通过场发射扫描电子显微镜、超快速显微拉曼成像光谱仪、X射线衍射仪、热重分析仪等对棉织物的微观形貌、结构和热稳定性进... 详细信息

掺杂氯化锌、氯化锂、二水合氯化铜、氯化铁、氯化镁等无机盐，采用原位聚合法制备了无机盐掺杂聚苯胺棉织物，通过场发射扫描电子显微镜、超快速显微拉曼成像光谱仪、X射线衍射仪、热重分析仪等对棉织物的微观形貌、结构和热稳定性进行分析并研究了其光电热性能。结果表明：聚苯胺在棉织物上发生聚合反应，赋予棉织物出色的导电性，电导率可达15.7S/m；氯化锂掺杂聚苯胺棉织物的光热性能最佳；在电热性能方面，氯化铜掺杂聚苯胺棉织物电导率最高，可达57.4S/m。发热织物能够根据人体需求调节温度，氯化锂掺杂的聚苯胺棉织物在600 W/m2光强下可达65.0℃的温度，氯化铜掺杂聚苯胺棉织物在9.0V电压下表面平均温度可达40.1℃，与聚苯胺棉织物相比，光热和电热性能分别提高了8.2%和45.8%

关键词：无机盐原位聚合法聚苯胺棉织物光电热性能

多壁碳纳米管/聚苯胺纳米纤维复合材料的制备及其吸附性能研究

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化工新型材料 2024年第2期52卷 120-124,129页

作者：王超然陶玉仑李大为吴远楠吕胤儒安徽理工大学材料科学与工程学院淮南232001

为了探究掺杂后聚苯胺(PANI)吸附染料的性能,以有机酸、多壁碳纳米管(MWCNTs)为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,通过原位氧化聚合法合成了多壁碳纳米管/聚苯胺(MWCNTs/PANI)纳米纤维复合材料,利用紫外-可见光分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪... 详细信息

为了探究掺杂后聚苯胺(PANI)吸附染料的性能,以有机酸、多壁碳纳米管(MWCNTs)为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,通过原位氧化聚合法合成了多壁碳纳米管/聚苯胺(MWCNTs/PANI)纳米纤维复合材料,利用紫外-可见光分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜对其结构、组成及微观形貌进行表征。使用MWCNTs/PANI纳米纤维复合材料和PANI对刚果红溶液进行吸附实验,发现复合材料吸附效果更优异,吸附率达到95%左右。通过吸附动力学研究复合材料的吸附机理,结果表明MWCNTs/PANI纳米纤维复合材料吸附刚果红的过程符合准二级动力学模型。

关键词：聚苯胺多壁碳纳米管复合材料吸附动力学

低温热处理对聚苯胺微观结构及电化学性能的影响研究

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电源技术 2024年第4期48卷 732-736页

作者：万凯初蕾朱志斌王玮中国海洋大学材料科学与工程学院山东青岛266404

采用电化学循环伏安法,通过改变聚合条件,在碳布上可控沉积了少量的聚苯胺。在不破坏聚苯胺分子链结构的基础上,对其进行了低温热处理,并对热处理前后的聚苯胺微观结构及电化学性能进行了表征和测试。结果表明,低温热处理可以显著改变... 详细信息

采用电化学循环伏安法,通过改变聚合条件,在碳布上可控沉积了少量的聚苯胺。在不破坏聚苯胺分子链结构的基础上,对其进行了低温热处理,并对热处理前后的聚苯胺微观结构及电化学性能进行了表征和测试。结果表明,低温热处理可以显著改变聚苯胺的微观形貌,使聚苯胺分子链均匀铺展,团聚现象明显减少。经过200℃低温热处理后的聚苯胺其电化学性能有了明显改善,获得了更大的比容量、更高的倍率性能和更长的循环寿命。在1.0 A/g的电流密度下,比电容为207.58 F/g,经1000次循环后容量保持率相较于低温热处理前提高了18.06%。

关键词：聚苯胺低温热处理微观结构电化学性能

无表面活性剂微乳液制备导电聚苯胺及对有机材料的包覆性能

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印染 2024年第8期50卷 54-58页

作者：李衍隆李勇东北大学冶金学院辽宁沈阳110819

在水、乙醇、二氯甲烷构成的无表面活性剂微乳液中成功合成了纳米级聚苯胺。通过扫描电镜探究了以水包油(O/W)和油包水(W/O)两种状态的微乳液为模板制备的聚苯胺的微观形貌,发现在无表面活性剂微乳液中合成的聚苯胺纳米粉具有颗粒细且... 详细信息

在水、乙醇、二氯甲烷构成的无表面活性剂微乳液中成功合成了纳米级聚苯胺。通过扫描电镜探究了以水包油(O/W)和油包水(W/O)两种状态的微乳液为模板制备的聚苯胺的微观形貌,发现在无表面活性剂微乳液中合成的聚苯胺纳米粉具有颗粒细且均匀、产物易分离的优点。通过红外光谱和X射线衍射图谱验证了聚苯胺在微乳液中的合成。在对不同底物的包覆试验中,发现具有亲水性的变色硅胶可以被W/O微乳液合成的纤维状的聚苯胺包裹,而在O/W微乳液中仅在缝隙处生成了棒状的聚苯胺。具有疏水性的涤纶织物在W/O微乳液中聚合聚苯胺后表面生成了聚苯胺颗粒但未能形成连续镀层,在O/W微乳液中形成致密镀层并具有一定的导电性能。通过控制氧化剂配比和反应时间探究聚苯胺-涤纶织物的最佳电导率,当苯胺与氧化剂物质的量比为1∶1.3,反应时间为4 h时,聚苯胺达到最佳电导率5.66×10^(-2)S/cm。

关键词：无表面活性剂微乳液聚苯胺电磁屏蔽织物纳米材料

管状聚苯胺及其超交联聚合物的制备与性能研究

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管状聚苯胺及其超交联聚合物的制备与性能研究

作者：于璐齐鲁工业大学

学位级别：硕士

聚苯胺是一种由苯胺小分子单体通过酸催化合成的有机导电高分子,因单体原料价格低廉、生产成本低、环境友好、结构富含氨基和共轭芳香环,较好的氧化-还原性质、独特的p-π电子传输性质,物理化学稳定性好等特点,在气体捕捉、能源存储、... 详细信息

聚苯胺是一种由苯胺小分子单体通过酸催化合成的有机导电高分子,因单体原料价格低廉、生产成本低、环境友好、结构富含氨基和共轭芳香环,较好的氧化-还原性质、独特的p-π电子传输性质,物理化学稳定性好等特点,在气体捕捉、能源存储、异相催化,传感、柔性电子器件、污水处理和环境修复等领域具有广泛应用。然而,常见的聚苯胺因在制备过程中聚苯胺分子易于团聚、分散性差等缺点,抑制了其应用性能。为了改善聚苯胺的应用性能,制备多孔聚聚苯胺,提高聚苯胺的比表面积是一个重要途径。当前,科技工作者已制备出大量的高表面积聚苯胺,如具有特殊形貌（如球形、花状、海胆型）聚苯胺、中空结构的（如中空球形、管状）聚苯胺和超联聚苯胺。管状聚苯胺作为一种重要多孔聚苯胺凭借其独特的结构和卓越的电、磁、光学等性质,在微电子、医药等领域表现出的广阔的应用前景和极大的应用价值。尽管如此,总体来说,开展管状聚苯胺的研究相对较少,并且已有的管状聚苯胺亦存在制备方法相对比较单一、制备成本高、制备过程繁杂、所得材料性能不尽人意等缺点。因此,开展管状聚苯胺及相关多孔聚苯胺的合成及性能研究、特别是开发具有较好环境污染物吸附性能、比电容大的多孔聚苯胺对聚苯胺科学、新材料科学已经环境科学具有重要的现实意义和学术价值。本论文以聚乳酸和对苯二胺为原料、经纺丝、苯胺原位制备管状聚苯胺,对管状聚苯胺的化学结构、染料吸附性能和电化学性质进行了表征。以制备的管状聚苯胺（PANIF）为构筑单元、分别以八乙烯基倍半硅氧烷（OVS）和草酰氯为交联剂、经Friedel-Crafts烷基化反应和N-烷基化反应制备超交联聚苯胺,对所得多孔聚苯胺的化学结构和染料吸附性能进行了表征和探讨。具体内容如下:（1）以模板法制备管状聚苯胺（PANIF）。我们提出以聚乳酸（PLA）和对苯二胺（PPD）溶解于乙酸乙酯（EA）/N,N-二甲基甲酰胺（DMF）的混合溶剂后,将此溶液经静电纺丝制备出纤维模板（PLA/PPD）,对苯二胺与苯胺反应从而增加聚苯胺在纤维模板上的负载量。并特意选择聚苯胺的不良溶剂EA去除模板纤维,从而得到未坍塌的纳米管状聚苯胺。PANIF的形貌为粗糙的管状,其外径为200-400 nm,内径为100-200 nm,管壁厚度为50-100 nm。比表面积S为70.338m g,孔体积为0.2156cm g。PANIF表现出优秀的吸附性能和电化学性能。对罗丹明B（RhB）和孔雀石绿（MG）的吸附量分别为80 mg g和60 mg g。对碘蒸气的吸附量高达2.82 g g,碘蒸气吸附过程更符合PFO模型。CV测试证实,在10 mV s的扫描速率下,PANIF的比电容为416.47 F g,在20 mV s的扫描速率下,PANF的比电容为308.82 F g。电流密度为2 A g时,PANIF电极的Cs为314 F.g,电流密度为5 A g时,PANIF电极的Cs为142 F.g。说明管状结构的聚苯胺在不同领域都具有一定的使用潜力。（2）以制备好的管状聚苯胺PANIF和八乙烯POSS（OVS）通过Friedel-Crafts烷基化反应制备了一系列PDPPs。PDPP-1,PDPP-2和PDPP-3的S分别为317.105、474.791和493.488 m g,孔体积分别为0.3702、0.5036和0.6196cm g。PDPP-3对有机染料（RhB和MG）的吸附量最高且具有最大的比表面积,对MG和RhB的最大吸附量分别可达620和1010 mg g。PAPP-3的吸附等温线模型符合Langmuir模型,其吸附动力学模型符合PSO模型。在酸碱性不同或引入共存离子的条件下PDPP-3仍可保持较高的吸附量,具有不错的抗干扰能力。混合染料实验,表现出PDPP-3对阴离子染料RhB和MG的优秀选择性。经吸附剂循环实验,三次循环后,PDPP-3对染料分子的去除效率仍然保持在80%左右。此外,PDPP-3表现出优秀的碘蒸气吸附能力,最高可达3.10 g g,其碘蒸气吸附过程符合PFO和PSO模型。展现出PDPP-3在其他吸附领域的可能性。（3）以制备好的管状聚苯胺PANIF与草酰氯通过N-烷基化反应制备了一系列PDPCs。PDPC-1,PDPC-2和PDPC-3的S分别为56.272 m g、79.117 mg和55.854 m g,孔体积分别为0.131 cm g、0.192 cm g和0.110 cm g。其中PDPC-2表现出最优秀的有机染料吸附能力且拥有最大的比表面积,对MG和RhB的最大吸附量分别可达881.33 mg g和1078.67 mg g。PDPC-2的吸附等温线模型符合Langmuir模型,其吸附动力学模型符合PSO模型。无机盐的加入对吸附剂PDPC-2吸附染料具有促进作用,显著提高了其对染料的吸附

关键词：聚苯胺吸附管状

掺杂聚苯胺负载纳米金催化剂的制备及其催化性能研究

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掺杂聚苯胺负载纳米金催化剂的制备及其催化性能研究

作者：任鑫元烟台大学

学位级别：硕士

纳米金（Au NPs）催化剂具有低温活性好、催化选择性高等优势,在丙烯环氧化、醛氧化酯化和芳香族硝基化合物加氢等众多反应中表现出良好的催化性能。对于催化反应而言,Au尺寸和化学状态会显著影响其催化性能,所以选择合适的载体至关重... 详细信息

纳米金（Au NPs）催化剂具有低温活性好、催化选择性高等优势,在丙烯环氧化、醛氧化酯化和芳香族硝基化合物加氢等众多反应中表现出良好的催化性能。对于催化反应而言,Au尺寸和化学状态会显著影响其催化性能,所以选择合适的载体至关重要。聚苯胺（PANI）载体具有掺杂/脱掺杂性质,可以通过掺杂或脱掺杂过程调变PANI分子的掺杂状态,调控Au NPs的表面化学状态,使其转变为缺电子或富电子状态,进而影响催化活性。本文选用了PANI作为催化剂载体,纳米Au作为活性金属,通过改变PANI分子的掺杂状态,调控Au NPs的化学状态,研究掺杂过程对Au NPs化学状态的影响,并探讨基于金电子状态变化的纳米金催化剂的催化机理。本文主要研究内容包括以下两个部分:（1）采用金胶吸附法成功制备了植酸（PA）掺杂的Au/PA-PANI催化剂,并制备Au/PANI催化剂作为对比。以硼氢化钠（Na BH）作为还原剂,催化4-硝基酚（4-NP）还原评价催化剂的催化活性与稳定性。结果发现Au/PA-PANI催化活性优异,其反应速率常数k为0.041 s。金胶吸附法制备的两款催化剂中Au NPs粒径小,在载体上分散性好。但PANI掺杂PA后,调控了Au NPs的电子状态,进而改变了催化活性。测试了催化剂在不同温度下的动力学参数,以及其在不同干扰物分子和不同染料分子等条件下的催化活性,结果表明该催化剂有较强的抗干扰能力。且循环反应10次后,Au/PA-PANI的转化率降低了28.6%,说明催化剂具有优异的循环稳定性。（2）为进一步探讨PANI掺杂对催化剂催化性能的影响,我们仍采用金胶吸附法将尺寸均一的Au NPs负载在PANI载体上,通过掺杂调变Au NPs的微化学环境,并通过Au和PANI中的亚胺氮之间的强电子-金属-载体相互作用（EMSI）来调控其表面电子状态。值得注意的是,具有不同Au电子状态催化剂的活性有所不同。它们的催化活性顺序为:Au/CA-PANI>Au/TA-PANI>Au/HCl-PANI≈Au/CSA-PANI>Au/EB-PANI。酸掺杂Au/PANI中Au的不同电子状态,归因于Au化学微环境的变化。通过表面电子状态的调控,证实了正电性较低的Au可以吸附适当量的4-NP分子,进而提高催化性能。Au正电性最低的Au/CA-PANI表现出最高的4-NP还原活性,k为0.035 s,TOF为1997 h。该催化剂非常稳定且高效,对4-NP还原有良好的适应性。本文采用金胶吸附法,控制活性金属的尺寸、载量一致的前提下,通过掺杂调变Au粒子周围的微化学环境,进而调变Au的电子状态,并探讨基于金电子状态变化的催化内在机制,为设计具有精确Au电子态的催化剂提供了新思路,本文将对工业上Au催化剂的精准合成具有一定的指导意义。

关键词：聚苯胺掺杂 Au NPs 电子状态催化还原

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聚苯胺基导电复合水凝胶的研究进展

吉林师范大学学报（自然科学版） 2024年第2期45卷 32-39页

作者：张桥郑新建李亮武汉工程大学材料科学与工程学院湖北武汉430205

在导电聚合物中,聚苯胺因其合成工艺简单、环境稳定性好、导电性可控且具有高导电性和大赝电容等优点被广泛应用为超级电容器的电极材料.同时,其高电荷密度、独特的质子化掺杂为聚苯胺提供了较大的比电容.聚苯胺水凝胶具有连续的导电网... 详细信息

在导电聚合物中,聚苯胺因其合成工艺简单、环境稳定性好、导电性可控且具有高导电性和大赝电容等优点被广泛应用为超级电容器的电极材料.同时,其高电荷密度、独特的质子化掺杂为聚苯胺提供了较大的比电容.聚苯胺水凝胶具有连续的导电网络和多孔框架,为离子和电子提供传输通道,是作为传感器的优良材料.由于聚苯胺本身固有的疏水性和机械脆性会使其与水系的水凝胶基质相容性差,影响导电水凝胶的灵敏度和机械性能,单组分聚苯胺水凝胶限制了其在导电柔性聚合物中的应用.本文简述了聚苯胺的结构特征和制备方法,重点综述聚苯胺与碳材料、有机材料以及过渡金属氧化物通过不同方法复合成水凝胶的性能,研究表明通过复合可显著改善其单组分聚苯胺水凝胶力学性能的缺陷,并提升其水凝胶的电化学性能.

关键词：聚苯胺超级电容器传感器复合水凝胶