功能性有機(jī)-無機(jī)納米雜化材料的制備及應(yīng)用-超臨界二氧化碳條件下的研究及基質(zhì)改變的研究.pdf

1、近年來，具有好的可控形態(tài)和尺寸的納米復(fù)合材料越來越吸引人們的注意，因?yàn)樗鼈兪菦Q定材料性能的關(guān)鍵，并且成功的應(yīng)用在催化，醫(yī)藥，傳感器等領(lǐng)域。納米復(fù)合材料不僅同時兼有單一組分的性能，而且各組分之間具有協(xié)同效應(yīng)，賦予了納米復(fù)合材料許多特殊的性能。CNF和石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，力學(xué)性能，大的比表面積使其在超級電容器、復(fù)合材料、催化、電化學(xué)傳感器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，同時CNF和石墨烯與無機(jī)納米材料和有機(jī)高分子的納米復(fù)合材料不僅解決了單一組分

2、的功能單一性，同時賦予了兩者特殊的性能，拓寬了CNF和石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域。超臨界CO2與有機(jī)溶劑有著很好的相容性、高的擴(kuò)散速率、低粘度和抗溶劑等特性，使其應(yīng)用在材料和納米復(fù)合材料的制備。主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)超臨界二氧化碳輔助制備聚苯胺/氧化石墨烯納米復(fù)合材料及其電化學(xué)性能的研究
　　 在超臨界CO2的輔助下，通過原位聚合制備了PANI/GO納米復(fù)合材料。通過TEM和SEM可以發(fā)現(xiàn)PANI以納米粒子的形式均勻的包

3、覆在GO片層的表面，通過光譜分析了PANI的化學(xué)結(jié)構(gòu)和PANI與GO之間的相互作用，并且探討了形成機(jī)理。PANI/GO納米復(fù)合材料的形態(tài)可以通過苯胺的濃度來控制。GO/PANI納米復(fù)合材料與純的PANI相比有優(yōu)異的比電容和好的循環(huán)穩(wěn)定性，這是由于GO與PANI納米粒子的協(xié)同作用貢獻(xiàn)的。這也使得PANI/GO納米復(fù)合材料在電化學(xué)器件中有著潛在的應(yīng)用。
　　 (2)可控的PANI/CNF雜化薄膜的制備:多種不同的形態(tài)及其相應(yīng)的電化學(xué)

4、性能
　　 通過苯胺的原位聚合制備了PANI/CNF雜化薄膜。PANI/CNF雜化薄膜的多種不同形態(tài)和微結(jié)構(gòu)可以通過不同的苯胺的濃度和不同的質(zhì)子酸來制備，并且對機(jī)理進(jìn)行了解釋。SEM、TEM、FT-IR、Raman和UV-vis光譜對PANI/CNF雜化薄膜的形態(tài)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。通過使用HCl、H2SO4和HClO4分別制備了均勻包覆的、扭曲纏繞的和有序針狀的PANI/CNF雜化薄膜，并分別命名為PANI/CNF-f1、PAN

5、I/CNF-f2和PANI/CNF-f3。證明了形態(tài)對電化學(xué)性能起著重要的作用。在不同形態(tài)的復(fù)合材料中，PANI/CNF-f3與PANI/CNF-f2和PANI/CNF-f1相比有著更高的比電容和循環(huán)穩(wěn)定性。考慮到其獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)，這項(xiàng)工作證明微觀形態(tài)決定了宏觀性質(zhì)。并且這項(xiàng)研究提供了一種簡單的方法制備PANI/CNF雜化薄膜，并應(yīng)用在超級電容器的電極中。
　　 (3)超臨界CO2輔助聚合物的熒光團(tuán)固定在PDVB納米管上用于功能

6、化薄膜
　　 在超臨界CO2輔助下，AIE活性的PACT聚合物以納米粒子的形式均勻的的包覆在PDVB納米管上?？梢杂^察到PDVB納米管被賦予藍(lán)色的熒光。復(fù)合材料的形態(tài)和熒光性能通過TEM和熒光光譜來表征。一系列的實(shí)驗(yàn)表明PACT/PDVB納米復(fù)合材料的熒光強(qiáng)度與SCCO2的壓力和實(shí)驗(yàn)溫度有關(guān)。PACT/PDVB納米復(fù)合材料薄膜被證明可以用于有機(jī)溶劑和有機(jī)溶劑蒸氣的熒光“開/關(guān)”，是一種方便和理想的探針來檢測環(huán)境中和水中的有機(jī)污染