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聚苯胺/石墨烯原位复合水性防腐涂料耐蚀性能的研究

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表面技术 2017年第11期46卷 287-291页

作者：康佳刘胜林李自军耿刚强张唯玮董佑邦杨晶晶长安大学材料科学与工程学院西安710000 北京理工大学材料科学与工程学院北京100081

目的研究聚苯胺/石墨烯水性防腐涂料的耐蚀性能。方法采用盐酸为掺杂酸,以聚乙烯基呲咯烷酮(PVP-K30)为空间稳定剂,利用原位聚合法,以苯胺和石墨烯为原料,过硫酸铵为氧化剂,制备聚苯胺/石墨烯复合材料。将聚苯胺/石墨烯、纯聚苯胺、石... 详细信息

目的研究聚苯胺/石墨烯水性防腐涂料的耐蚀性能。方法采用盐酸为掺杂酸,以聚乙烯基呲咯烷酮(PVP-K30)为空间稳定剂,利用原位聚合法,以苯胺和石墨烯为原料,过硫酸铵为氧化剂,制备聚苯胺/石墨烯复合材料。将聚苯胺/石墨烯、纯聚苯胺、石墨烯分别添加到HG-54C乳液中制备水性防腐涂料,利用动电位极化曲线和盐雾试验对比分析聚苯胺/石墨烯、纯聚苯胺、石墨烯水性涂层的防腐性能,再通过傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)对比分析其结构和微观形貌。结果聚苯胺均匀地覆盖在石墨烯的片层结构上形成氧化插层结构。当复合材料浸泡在3.5%Na Cl溶液中,腐蚀电流密度为2.3955×10-7A/cm2。盐雾试验表明,聚苯胺/石墨烯的防腐性能优于添加纯聚苯胺和石墨烯的性能。结论聚苯胺/石墨烯涂层具有良好的耐蚀性能,其耐蚀性能优于纯聚苯胺涂层和石墨烯涂层。

关键词：聚苯胺/石墨烯水性涂料防腐性能极化曲线盐雾氧化插层

聚苯胺/石墨烯涂覆型阴离子交换固定相的制备及表征

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色谱 2020年第4期38卷 458-463页

作者：刘军伟孙言于文浩王超威李振兴孙雨安张书胜朱岩郑州轻工业大学应用化学系河南郑州450002 郑州大学现代分析与基因测序中心河南郑州450001 浙江大学化学系浙江杭州310028

该文以聚苯胺/石墨烯复合材料为涂覆材料,制备了一种涂覆型阴离子交换固定相。首先以苯胺和石墨烯为原料制备聚苯胺/石墨烯复合材料,并通过物理吸附涂覆在聚苯乙烯-二乙烯苯微球表面;然后以聚苯胺中的氮原子为反应位点,通过季铵化制备... 详细信息

该文以聚苯胺/石墨烯复合材料为涂覆材料,制备了一种涂覆型阴离子交换固定相。首先以苯胺和石墨烯为原料制备聚苯胺/石墨烯复合材料,并通过物理吸附涂覆在聚苯乙烯-二乙烯苯微球表面;然后以聚苯胺中的氮原子为反应位点,通过季铵化制备一系列具有不同交换容量的涂覆型阴离子交换固定相。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和元素分析(EA)对该涂覆型阴离子交换固定相进行表征,结果表明聚苯胺/石墨烯成功地涂覆在微球表面且发生了季铵化。通过分离常规阴离子和有机酸,对自制阴离子交换色谱柱的色谱性能进行评价。结果显示,8次季铵化的聚苯胺/石墨烯涂覆聚苯乙烯-二乙烯苯阴离子交换色谱柱对常规阴离子和有机酸呈现良好的分离效果。

关键词：聚苯胺/石墨烯聚苯乙烯-二乙烯苯季铵化阴离子交换固定相

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聚苯胺/石墨烯水性防腐涂料及其性能研究

聚苯胺/石墨烯水性防腐涂料及其性能研究

作者：康佳长安大学

学位级别：硕士

户外钢结构长期暴露在空气中,容易发生电化学腐蚀。近年来,常用的防腐方法有很多,涂层防腐就是其中之一。水性防腐涂料由于其环保性、低VOC排放量等优点为钢结构防腐提供了新途径。但新型水性防腐涂料其耐蚀性不及油性涂料,为改善其耐蚀... 详细信息

户外钢结构长期暴露在空气中,容易发生电化学腐蚀。近年来,常用的防腐方法有很多,涂层防腐就是其中之一。水性防腐涂料由于其环保性、低VOC排放量等优点为钢结构防腐提供了新途径。但新型水性防腐涂料其耐蚀性不及油性涂料,为改善其耐蚀性,本论文分别添加了石墨烯、聚苯胺、聚苯胺/石墨烯制备水性防腐涂料,利用聚苯胺的钝化作用和阳极保护作用、石墨烯的憎水性和物理屏蔽性来提高涂层的耐蚀性。通过浸泡试验、盐雾试验、塔菲尔极化曲线等表征涂层的耐蚀性能。采用盐酸为掺杂酸,以聚乙烯基呲咯烷酮为空间稳定剂,利用原位聚合法,以苯胺和石墨烯为原料,过硫酸铵为氧化剂,制备聚苯胺/石墨烯复合材料。将石墨烯、聚苯胺、聚苯胺/石墨烯作为防腐填料添加到水性醇酸中制备水性防腐涂料,通过扫描电镜试验(SEM)、红外光谱试验(FI-TR)、热重试验(TG)、浸泡试验、盐雾试验、塔菲尔极化曲线等表征方法得到如下结果:(1)聚苯胺/石墨烯的最佳合成工艺:反应温度为0℃,反应时间是6h,乙醇的加入量是80ml,PVP-K30:An为20%。通过扫描电镜(SEM)试验结果得知聚苯胺均匀地覆盖在石墨烯的片层结构上形成氧化插层结构,且聚苯胺/石墨烯的最大失重点在430℃,热稳定性好。(2)单独加入石墨烯时,添加量为0.4%的涂层自腐蚀电流最小为0.7537μA·cm-2;单独加入聚苯胺时,添加量为0.4%的涂层自腐蚀电流最小为0.71694μA·cm,加入聚苯胺/石墨烯时,添加量为0.7%的涂层自腐蚀电流最小为0.43098μA·cm。(3)石墨烯、聚苯胺、聚苯胺/石墨烯的加入能够改善涂层的耐蚀性,且聚苯胺/石墨烯的改善作用最明显。当石墨烯/聚苯胺添加量为总量的0.7%时涂层耐蚀性最佳;当石墨烯的添加量为总量的0.4%时涂层耐蚀性最佳;当聚苯胺的添加量为总量的0.4%时涂层的耐蚀性最佳。本文制备的聚苯胺/石墨烯防腐涂料不仅环保还具有较好的防腐性、抗划伤性、抗点蚀性,能有效改善户外钢结构的腐蚀性问题,延长使用寿命。

关键词：聚苯胺石墨烯聚苯胺/石墨烯水性防腐涂料

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聚苯胺/石墨烯复合电极的电化学工作机理

聚苯胺/石墨烯复合电极的电化学工作机理

作者：张勤娥厦门大学

学位级别：硕士

近年来,聚苯胺/石墨烯复合电极材料由于其高电容、长寿命以及优异的倍率性能等一系列优点,在超级电容器方面得到了广泛的研究和应用,成为当下最热门的电极材料之一。但是,这类材料工作过程中,石墨烯和聚苯胺的作用还没有得到确认。其中... 详细信息

近年来,聚苯胺/石墨烯复合电极材料由于其高电容、长寿命以及优异的倍率性能等一系列优点,在超级电容器方面得到了广泛的研究和应用,成为当下最热门的电极材料之一。但是,这类材料工作过程中,石墨烯和聚苯胺的作用还没有得到确认。其中一个尚未得到合理解释的重要现象就是,聚苯胺与石墨烯复合电极的电容量经常远远超出计算出的理论比电容。此前的研究工作通常把这种超高电容量模糊地归因于高电容的聚苯胺和石墨烯材料之间的协同效应,这反映出人们并没有真正的理解聚苯胺/石墨烯电极材料的电化学工作机理,同时也限制了聚苯胺/石墨烯复合电极材料地进一步发展。在本论文中,我们的系统研究了聚苯胺/还原氧化石墨烯复合电极材料在超级电容器中的工作机理,首次揭示了聚苯胺电化学降解对储能的贡献,从而明确了此类复合材料高比电容的原因。在第二章中,我们证实了聚苯胺在电化学测试(≥0.8V ***)过程中降解产生了以羟基或氨基封端的苯胺寡聚物(HAOANIs)。通过计算,我们发现这些寡聚苯胺的理论比电容可达1000Fg-1以上,但是由于其低导电率很低,所以纯的聚苯胺材料降解后会带来很大的压降,导致电极的电容无法发挥。然而,在聚苯胺/石墨烯复合材料中,石墨烯的高电导率提高了复合材料的导电性,使得HAOANIs能发挥出其高比电容的优势,从而体现出很高的比容量。在第三章中,我们基于上一章所阐明的复合电极材料工作机理,设计了一种原位的活化方法。利用“高电位活化,低电位工作”的策略,我们得到了具有高比电容和优异的循环稳定性的聚苯胺/HAOANIs/石墨烯复合电极,其在1.05 A g-1的电流密度下电容量高达772 Fg-1,循环10000次后仍有91.7%的电容保持率,远超文献中报道的其他同类材料的性能。本文阐明了聚苯胺/石墨烯复合材料的工作机理,改变了人们对聚苯胺降解的认识,对设计其他基于聚苯胺的复合电极材料有着重要的指导意义。

关键词：聚苯胺/石墨烯超级电容器电化学机理

聚苯胺/石墨烯复合材料的制备及其在超级电容器电极材料中的应用进展

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化学推进剂与高分子材料 2021年第6期19卷 8-13,46页

作者：吴学亮肖沅凇王延敏李廷希山东科技大学材料科学与工程学院山东青岛266590

简要介绍了超级电容器的分类和储能机制,重点介绍了聚苯胺/石墨烯复合材料的制备方法和特点,以及其在超级电容器电极材料中的应用进展,展望了聚苯胺/石墨烯复合材料的未来发展方向,指出其具有极大的发展潜力。

关键词：聚苯胺/石墨烯超级电容器储能机制

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聚苯胺/石墨烯导电复合材料的研究

黑龙江科技信息 2016年第16期 21-21页

作者：金东强李兵李佳林邵晶乔文静哈尔滨理工大学应用科学学院黑龙江哈尔滨150080

本文对聚苯胺/石墨烯导电复合材料的制备及性质进行研究。利用傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)测试手段,分析了不同比例复合聚苯胺/石墨烯复合材料的官能团及表面形态特征。通过电化学工作站表征了复合材料的电学特性。研究... 详细信息

本文对聚苯胺/石墨烯导电复合材料的制备及性质进行研究。利用傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)测试手段,分析了不同比例复合聚苯胺/石墨烯复合材料的官能团及表面形态特征。通过电化学工作站表征了复合材料的电学特性。研究表明:聚苯胺/石墨烯比例不同时,复合材料的比表面积利用率和电容特性也不同。

关键词：聚苯胺/石墨烯复合材料恒流充放电

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石墨烯吸附/电增强吸附污染物的研究

石墨烯吸附/电增强吸附污染物的研究

作者：孟如大连工业大学

学位级别：硕士

石墨烯是一种新型二维碳纳米材料,碳原子以sp2杂化形式组成稳定的蜂巢晶格结构,由于石墨烯的原子都是表面原子,为其提供了极大的比表面积和丰富的孔隙结构使石墨烯被广泛用于污染物吸附等方面的研究工作。国内外研究表明石墨烯能对多种... 详细信息

石墨烯是一种新型二维碳纳米材料,碳原子以sp2杂化形式组成稳定的蜂巢晶格结构,由于石墨烯的原子都是表面原子,为其提供了极大的比表面积和丰富的孔隙结构使石墨烯被广泛用于污染物吸附等方面的研究工作。国内外研究表明石墨烯能对多种环境污染物都具有较好的吸附性能,但是目前的生产技术和再生条件阻碍了它在污染控制领域方面的应用。因此,提高石墨烯的吸附容量和吸附速率能够加速它在环境领域的应用进程。本论文将电增强吸附技术应用于石墨烯吸附环境污染物的研究工作,在研究石墨烯吸附染料亚甲基蓝(MB)的基础上,制备了石墨烯和石墨烯/聚苯胺复合物,通过电沉积技术制备了相应的工作电极,并分析了它们对典型污染物的吸附能力,集中讨论了石墨烯的含氧量,溶液初始pH,电解质浓度Na2S04等对其电吸附性能的影响。预期开发出一种高效、低能耗、环境友好的污染物控制新方法,拓展石墨烯在水污染控制领域的应用途径。在以上研究内容的基础上,本实验的工作将集中在以下几点:(1)本文用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),并以GO为前驱体,通过水热还原法和水合肼还原法分别制备:还原氧化石墨烯(RGO)和石墨烯(GR)。并利用电泳沉积技术(EPD)制得三种石墨烯电极(含氧量不同)。利用X射线衍射仪(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、比表面积测定仪(BET)、纳米粒度及Zeta电位分析仪等,对样品的晶型、官能团种类、形貌、元素种类、比表面积和胶体稳定性等进行分析。实验结果表明:石墨烯对MB的电增强吸附初始吸附速率(υ0)和平衡吸附容量(Qe)均有提高;电增强吸附效果受石墨烯的含氧量、施加电位、溶液pH值以及电解质浓度等因素的影响:不同电位对Qe的影响如下:-0.6V>OC>0.6V>无电压;三种石墨烯电极中,RGO/Ti电极展现最佳的吸附性能:当pH=7.5、电解质Na2S04的浓度为10 mM、施加电压为-0.6 V时,RGO/Ti电极对MB的Qe和υ0分别是150.67 mg/g和44.17 mg/h/g,分别是无电压下的2.1倍和1.62倍;二级反应动力学模型和Langmuir吸附等温线模型能够较好的模拟RGO/Ti电极对MB的吸附过程。(2)通过水热还原一步法制备RGO/聚苯胺(PANI)复合物(RGP),并利用EPD技术制备RGP/Ti电极。XRD,FT-IR,SEM,BET和C-V等测试结果表明:所制备的RGP具有丰富的网状结构和较大的比表面积,且RGP/Ti电极展现出比RGO/Ti电极更高的比电容和优良的稳定性。实验中目标污染物分别为:阳离子染料MB和阴离子染料活性艳蓝(KN-R),对所得RGP的吸附/电吸附性能进行测试,考察了PANI和GO的质量比、施加电位、溶液初始pH、污染物带电性等因素对污染物去除率的影响。实验结论为:当PANI和GO的质量比为1:1时,RGP1对MB和KN-R的吸附效果最好;RGP1对MB吸附量与施加电位的关系为:-0.6V>OC>0.6V>无电压;当MB浓度为5mg/L、溶液pH = 7.5、电解质浓度为10mM、外加电位-0.6V时,RGP1对MB的吸附效果达到最佳;RGP1对MB的吸附反应平衡时间约7h,当达到吸附平衡时,RGP1对MB的Qe可达164.34mg/g,υ0可达86.43 mg/h/g,分别是无电压下RGP1吸附MB的2.38倍和2.15倍,υ0是同样条件下RGO电吸附的1.95倍;RGP1对MB的吸附过程适合用二级反应动力学模型以及Langmuir吸附等温线模型来描述;RGP1对KN-R的吸附量与施加电位的关系为:0.6V>OC>-0.6V>无电压,与RGP1对MB的电吸附对比可以说明电增强吸附主要是通过增强静电吸附作用使污染物的吸附量增加。综上所述,RGP的电吸附性能优于RGO,PANI和RGO的复合有利于RGO吸附/电吸附性能的改善;RGP是一种高效、低能耗、环境友好,对不同离子类型的染料都有较好的吸附性能的吸附剂。本论文采用电增强吸附的方法实现了石墨烯对MB和KN-R的有效去除,为石墨烯应用于电增强吸附污染物领域提供了理论依据,以期促进石墨烯在水污染治理领域的发展与应用。

关键词：石墨烯聚苯胺/石墨烯吸附/电吸附亚甲基蓝

新型电沉积固相微萃取涂层的制备及其在人体代谢物分析中的应用

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新型电沉积固相微萃取涂层的制备及其在人体代谢物分析中的应用

作者：郭婕华中师范大学

学位级别：硕士

固相微萃取(SPME)是一种新型的样品前处理技术,具有无溶剂萃取、成本低、装置简单、操作简便、快速、高效、灵敏等优点,已经在食品、药物、环境、生物等领域得到广泛的应用。SPME方法近十年来发展十分迅猛,其发展核心是涂有特定涂层的... 详细信息

固相微萃取(SPME)是一种新型的样品前处理技术,具有无溶剂萃取、成本低、装置简单、操作简便、快速、高效、灵敏等优点,已经在食品、药物、环境、生物等领域得到广泛的应用。SPME方法近十年来发展十分迅猛,其发展核心是涂有特定涂层的萃取头,它决定了SPME方法的灵敏度和选择性。商品化涂层虽然对固相微萃取的推广做出来很大贡献,但却存在着一些缺陷,例如价格昂贵、使用寿命短等,导致其应用受到了一定的限制。因此,发展高选择性、高效和高稳定性的涂层及其制备方法一直是研究热点,也是发展SPME技术的关键。本文采用电沉积法制备了两种新型固相微萃取涂层材料,将其与色谱-质谱法结合,用于人体代谢有机物小分子的分析测定。本文研究内容如下：1.采用电沉积法在不锈钢丝表面,合成新型的多孔聚苯胺/石墨烯复合材料的固相微萃取纤维,结合气相色谱质谱联用,分析肺癌患者呼出气体中挥发性标志物的含量。通过SEM扫描显示材料的形貌,材料表面均匀,层状结构使其有较大的比表面积从而具有良好的吸附效果。实验中对影响萃取效果的条件进行了逐一优化。在最优条件下,考察了方法的线性、检出限、回收率和精密度。该方法线性相关系数均在0.99以上,检出限(LOD)为0.6-3.5 pgmL-1,相对标准偏差(RSD)为3.1-19.6%,方法回收率大多数在76-115%之间。将此方法成功地应用于正常人与肺癌患者呼吸气体中的有机小分子的测定(内标法)。该方法合成过程简单快速,材料可重复使用多次从而降低成本,另外热脱附能使目标分析物较彻底地从材料表面解吸下来。2.以导电性较好的铅笔芯作为基底,通过电泳沉积法在铅笔芯表面合成多壁碳纳米管涂层。基于此,建立了一种新型的固相微萃取方法,并与液相色谱-质谱联用,实现了人体尿液中多环芳烃代谢物的测定。方法操作简便、快速高效。实验对各实验条件进行了优化。在最优条件下,考察了方法的线性、检出限、回收率和精密度。该方法的检出限(LOD)为0.06-3.9 ngmL-1,相对标准偏差(RSD)为2.5-16.6%,方法回收率大多数在91-110%之间。应用外标法测定不同区域人群尿液中羟基多环芳烃的浓度。对比发现,人体尿液中羟基多环芳烃的浓度与当地的空气质量有较大的联系。

关键词：固相微萃取电泳沉积聚苯胺/石墨烯多壁碳纳米管呼出气体尿液羟基化多环芳烃挥发性有机物气相色谱-质谱联用液相色谱-质谱联用