快速混合法制备超级电容器用聚苯胺-活性炭复合材料

采用快速混合法制备聚苯胺-活性炭复合材料。通过扫描电镜、红外光谱等手段表征材料的形貌结构,通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等技术测试了材料的电容特性。研究结果表明：制备的纯聚苯胺具有纳米纤维结构,但存在团聚问题;活性炭的加入抑制了纳米纤维之间的团聚,修饰了多孔形貌,降低了电荷传递阻抗,材料的功率特性得以改善,循环性能表现良好。当活性炭的用量为20%时,复合材料的比电容达371 F/g,1 000次循环的比电容保持率为66.6%;电流密度由0.2 A/g增加至1.5 A/g,比电容下降小于5 F/g。     

碳布负载的MnO2-PANI复合材料的控制合成及其不对称超级电容器

采用两步法实现了MnO₂-PANI复合物在碳布表面的生长。以二氧化锰-聚苯胺-碳布(MnO₂-PANI-CC)为正极,碳纳米线-碳布(CNWs-CC)为负极,构建不对称超级电容器。采用场发射扫描电镜、X射线能谱仪、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱、循环伏安及恒流充放电对三元复合物的结构和电化学性能进行表征。研究表明:当扫描速率为5 mV/s时,不对称电容器的电势窗口可增至1.6 V,其比容量为1.42 F/cm²;当功率密度为5 000 W/kg时,能量密度可达到31.2 W·h/kg,高于其他不对称电容器。     

不同氧化剂制备石墨烯-聚苯胺超级电容器材料

以水热合成多孔石墨烯为载体,以廉价环保的β-MnO₂代替传统的具有污染性的过硫酸铵为氧化剂,采用原位聚合法制备了石墨烯-聚苯胺超级电容器材料。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等对其微观形态和电化学性质进行了分析。结果表明,以β-MnO₂为氧化剂制备的石墨烯-聚苯胺超级电容器材料的比电容能达到350 F/g,电容保持率为67.7%,具有更好的电化学特性。     

网络结构的聚苯胺-二氧化锰纳米复合材料的制备及其电化学性能

利用水热法合成了一维的MnO2纳米棒,经十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面改性后与苯胺单体在低温下混和,通过原位化学氧化聚合法制备了聚苯胺-二氧化锰（PANI-MnO2）纳米复合材料。采用FESEM、FT-IR、XRD、TG、循环伏安以及恒电流充放电等测试技术对复合材料进行了结构和性能的分析。结果表明：MnO2纳米棒穿插在聚苯胺纳米线网络中,通过两者之间的相互作用形成了新的网络结构,随着MnO2含量的增加,复合材料比容量呈现先增大后减小的趋势,当m(An)∶m(MnO2)=1∶3、电流密度为1 mA/c     

聚吡咯-分级多孔碳纳米复合材料的制备及其电化学性能

以空心介孔硅球为模板,酚醛树脂乙醇溶液为碳源制得了分级多孔碳（HPCs）。以酸化处理后的HPCs为载体、对甲苯磺酸（p-TSA）为掺杂剂、三氯化铁（FeCl3）为氧化剂,通过原位化学氧化聚合法制备了聚吡咯-分级多孔碳（PPy-HPCs）纳米复合材料。采用场发射扫描电镜（FESEM）、透射电镜（TEM）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、恒流充放电、循环伏安以及交流阻抗等测试技术对复合材料进行了形貌结构和电化学性能的研究。结果表明：聚吡咯成功地包覆在HPCs的表面,随着聚吡咯含量的增加,复合材料的比容量呈现先增大后减小的趋势。当聚吡咯的质量含量为34.9%时,复合材料在电流密度为0.1 A/g时达到最大比容量（316 F/g）,在1 A/g的电流密度下循环1 000次后,比容量保持率为95.8%,聚吡咯的引入有效地提高了HPCs电极材料的电化学性能。     

MnO2/CNTs复合材料的比表面积和负载量对超级电容器性能的影响

以多壁碳纳米管（CNTs）和高锰酸钾（KMnO₄）为原料,制备了MnO₂含量不同的MnO₂/CNTs复合材料。利用场发射扫描电镜和透射电镜观察了材料形貌的变化;利用氮气等温吸附研究了MnO₂含量对复合材料的比表面积和孔容的影响;并对复合材料进行了电化学性质测试。结果发现,MnO₂含量对复合材料的纤维直径、片层厚度及比表面积的影响显著;当KMnO₄的质量是碳纳米管的10倍时,所得复合材料的电容性能最优,比电容最高可达199 F/g,归一化后MnO₂比电容最高可达255 F/g。研究表明,当优化电极材料性质时,更大范围内的金属氧化物含量可能会影响到复合物的微观结构。     

二磺酸掺杂高热稳定性导电聚苯胺的合成及性能

以有机二磺酸作为掺杂剂合成了具有高热稳定性的二磺酸掺杂导电聚苯胺。研究了反应时间、温度、酸/苯胺摩尔比等因素对产率、产物的导电率与分子量的影响。利用微波加热的方法测试有机二磺酸掺杂聚苯胺的热稳定性能，结果表明：有机二磺酸掺杂的导电聚苯胺在微波场中升温速率快，并且具有良好的反复升温性能。     

活性炭固定床上氯苯气体的吸附过程

研究了氯苯气体在活性炭固定床上的吸附过程。对不同温度下氯苯在活性炭中的吸附特性进行了测定,并用过热蒸气对活性炭吸附的氯苯进行了脱附回收。采用线性平衡吸附体系的动力学模型对实验数据进行关联,得到了活性炭吸附氯苯的总传质系数和吸附带长度。结果表明:吸附温度升高时,总传质系数减小,吸附带长度增大。根据模型计算得到的穿透曲线与实验结果进行比较,两者吻合较好。     

活性炭表面酸化改性对催化聚丙烯成炭的影响

通过硝酸氧化处理对椰壳类活性炭(AC)进行酸化改性,研究酸化条件(温度、时间、浓度)对AC酸值的影响,并考察不同酸值的AC对PP(聚丙烯)/NiO/AC复合材料成炭的影响。采用比表面积及孔径分析仪考察改性活性炭的比表面积及孔结构;以Beohm滴定实验、X射线光电子能谱(XPS)表征改性AC表面含氧官能团种类及含量;用马弗炉、扫描电镜(SEM)考察不同酸值的AC和NiO协效催化聚丙烯成炭及成炭结构。实验结果表明:硝酸处理后,AC比表面积和孔结构均有所变化;酸化条件对AC表面酸性官能团的含量影响显著,改性后表面酸性官能团含量明显增加,酸性官能团主要为-COOH、-CO和-OH;AC表面酸性官能团的增多促进了聚丙烯自身成炭能力,改善了残炭结构。     

在水汽存在下CO在PdCl2—CuCl2／活性炭上的催化氧化

目的研究水汽对CO在Pdcl2-CuCl2/活性炭上催化氧化的影响.方法采用浸取法制备催化剂,用SP-3420气相色谱仪检测反应后CO的浓度.结果发现当反应系统中有水汽时,催化活性约为无水汽时的1.6倍.讨论了CO络合催化反应机理,求得表观反应级数约为1.3,表观活化能为50.46kj·mol-1.结论当有水汽时,PdCl2-CuCl2/活性炭对CO的氧化是一种优良的催化剂.     

基于溶剂原位傅克偶联反应合成杯芳烃有机多孔网络(CalixPOF)及其染料吸附特性

利用1,2-二氯乙烷（DCE）同时作为溶剂和偶联剂,通过溶剂原位傅克偶联反应合成杯芳烃有机多孔网络（CalixPOF）。采用红外光谱（FT-IR）和固体核磁碳谱（¹³C-NMR）对CalixPOF的组成和分子结构进行了表征,验证了溶剂原位Friedel-Crafts偶联反应机理。采用氮气吸附、扫描电镜（SEM）、热重（TG）和紫外可见光谱（UV-vis）研究了CalixPOF的比表面积、微观结构、热稳定性和染料吸附效率等性能。结果表明：利用简单的溶剂原位傅克偶联反应可得到热稳定性良好、比表面积较大、可选择性吸附亚甲基蓝染料的CalixPOF,为自具主客体微腔的新型多孔聚合物网络的合成提供了新方法。     

基于二茂铁/纳米金修饰碳糊电极的葡萄糖生物传感器

在碳糊电极上利用溶胶-凝胶法固定葡萄糖氧化酶,并用金纳米颗粒进行修饰,二茂铁作为电子传递介质,制作用于测量人体血浆中葡萄糖的生物传感器。实验结果表明:制得的葡萄糖传感器的响应时间仅为3 s,线性测量范围为3.4~17.7 mmol/L,通过金纳米颗粒的修饰,增大了检测的线性范围,提高了传感器的灵敏度,葡萄糖传感器的灵敏度从42.48μA/(mol.L-1)提高到1.157 6 mA/(mol.L-1)。     

用于CH4/N2分离的高效活性炭制备及其吸附平衡和动力学研究

以椰壳为活性炭原材料,通过高温炭化、对KOH活化条件进行优化,制备出高比表面积活性炭,并采用CO₂二次活化提高微孔材料对CH₄/N₂的吸附选择性,研制出高效吸附分离CH₄/N₂的椰壳活性炭。采用磁悬浮热天平测量了303~363 K、0~1 000 kPa下CH₄和N₂在所制备的高效椰壳活性炭上的吸附等温线,采用Toth模型对吸附平衡数据进行拟合,获得模型参数和吸附热等动力学参数。建立等温、无动量损失的双分散二级孔结构扩散模型,采用稀释穿透曲线法研究了CH₄和N₂在此高效椰壳活性炭上的吸附动力学。最后,通过固定床吸附分离CH₄/N₂的实验,研究了椰壳活性炭动态吸附分离CH₄/N₂机理,为优化设计CH₄/N₂吸附分离过程提供基础理论依据。     

改性炭黑与有机紫外吸收剂复配对SBS紫外吸收性能的影响

将炭黑经过氧化和羟甲基化反应得到改性炭黑（MCB）,以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）为基体,用溶剂浇铸法制备了MCB-有机紫外吸收剂（UA）-SBS复合物,研究了复合物的紫外吸收性能以及MCB与UA之间的协同作用。结果表明：纯SBS膜的紫外吸收区域只有200~300 nm,而同时加入MCB与UA的SBS复合物,其紫外吸收区域发生了红移。产生红移的原因是MCB与UA之间形成了氢键从而导致协同效应,利用傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和差示扫描量热仪（DSC）证实了氢键的存在。此外,当加入UA质