酰胺化/氧化碳纳米管-聚苯胺吸附三价砷

为探讨改性碳纳米管(CNTs)对砷的吸附特性,采用化学修饰对CNTs进行了改性。将CNTs先后进行氧化和酰胺化处理,并与聚苯胺反应,得到酰胺化/氧化碳纳米管-聚苯胺(NMCNTs-PANI),利用SEM观察、比表面积测定、含氧含氮官能团和分子结构分析对改性前后CNTs进行了表征;研究了NMCNTs-PANI在不同反应体系对As(Ⅲ)的吸附效果。结果表明：NMCNTs-PANI总孔容和平均孔径均有所增加;表面含氧含氮基团增加;初始pH对吸附量影响较显著;共存阴离子对吸附量影响可忽略不计;吸附过程符合准一级动力学和准二级动力学方程,证实该过程主要以化学吸附为主;吸附等温线符合Langmuir模型。NMCNTs-PANI通过表面吸附-化学诱导作用可较好地去除水中As(Ⅲ),是一种优良的含砷污染水的吸附剂。     

二氧化硅-聚苯胺-氧化石墨烯复合纳米材料改性水性涂层的制备及防腐蚀性能研究

目的将SiO2-PANI-GO三维复合物添加到水性醇酸涂层中,并对改性涂层防腐蚀性能进行研究。方法将纤维状的PANI和球状SiO2与片状的GO进行复合,通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)对复合物进行材料表征。将纳米复合物作为填料按照1%的质量比添加到水性涂层中,利用电化学阻抗(EIS)研究涂层改性后的防腐蚀性能。结果SEM图像表明,SiO2-PANI-GO复合物为表面复合了纤维状PANI和球状SiO2的片层状GO。FT-IR及XRD证明了SiO2-PANI-GO复合物的成功制备。EIS结果表明,添加了SiO2-PANI-GO三维复合物改性后,水性醇酸涂层的阻抗提高了2个数量级,其中以SiO2与PANI-GO比例为1:4时效果最好。结论水性醇酸涂层中添加SiO2-PANI-GO/WAV三维复合物,可以增加腐蚀介质侵蚀基底的路径,有效提高涂层的防腐性能。     

聚苯胺和氮化硼协效阻燃棉布的制备及性能研究

使用聚苯胺(PANI)与氮化硼(BN)作为阻燃体系,采用一步法对棉布进行阻燃改性,研究了PANI与BN的配比对Cotton-PANI-covered BN复合材料形貌的变化以及对阻燃性能、热稳定性的影响。由扫描电镜(SEM)和全反射傅里叶红外(ATR-FTIR)测试结果可知,PANI成功生长在棉布纤维表面。另外由于PANI的粘附性,BN能被粘附在棉织物表面,从而形成更为致密的包覆结构。研究发现,PANI和BN的存在,能大大提高棉布的热稳定性和成炭性。当PANI的浓度为2.7 wt%,BN的浓度为5.9 wt%时,改性棉布的残炭量能达到8.9%,比纯棉布(0.6%)增加了约14倍。同样,垂直燃烧实时图像能看出PANI/BN改性的棉布的残炭量更高,炭层也更完整,表明PANI和BN具有优良的阻燃效果。     

煤矿开采安全防护用聚氨酯注浆材料试验研究

聚氨酯注浆材料具有黏度适中、凝胶时间可控、耐磨、耐化学腐蚀和力学性能优异等特点,被广泛用于煤矿开采安全防护。但其导热、抗静电、阻燃等性能有待提高,存在较大的安全隐患,限制了聚氨酯注浆材料在煤矿井下的应用。石墨烯/聚苯胺纳米杂化物的加入对聚合物基复合材料导热、导电、阻燃等性能具有突出的增强效果,有望成为聚氨酯注浆复合材料性能改善的理想改性剂。利用原位化学氧化聚合法制备了石墨烯/聚苯胺(rGO/PANIf)纳米杂化物,通过FTIR、XRD、TEM、TG等分析方法对纳米填料的微观结构与形貌进行表征,并将rGO、PANIf、rGO/PANIf分别作为填料制备聚氨酯注浆复合材料,研究了不同填料及不同添加份量的纳米填料对改性聚氨酯注浆材料热稳定性、阻燃性能、导热性能和抗静电性能的影响。结果表明:rGO/PANIf杂化物的加入可以提高聚氨酯注浆复合材料的导热性能、抗静电性能、热稳定性和阻燃性能;与纯聚氨酯注浆材料相比,仅添加1wt%(质量分数)的rGO/PANIf杂化物,聚氨酯注浆复合材料的点燃时间延长了16 s, CO产生速率下降了25.6%;添加5wt%的rGO/PANIf杂化物,聚氨酯注浆复合材料的导热系数提高了19.4%,体积电阻由8.0×10~(13)Ω降低到3.1×10~(11)Ω,最大热解温度提高了25℃,热释放速率峰值、总热释放量、总烟气释放量分别降低了24%、18%、17.4%。     

石墨烯掺杂聚苯胺阳极提高微生物燃料电池性能

微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）技术可分解代谢污染物质并同步输出电能,在环境及能源领域吸引了越来越多的关注.但是,输出功率密度较低、成本较高、底物降解率低等特点限制了其实际应用,其中阳极是主要限制因素之一.本研究选取具有优异导电性、大比表面积的石墨烯和生物相容性较好的聚苯胺（polyaniline,PANI）,并优化二者比例关系,制备得到石墨烯掺杂PANI复合材料.将复合材料涂覆在玻碳电极表面分析电化学性能,循环伏安（cyclic voltammetry,CV）和线性伏安扫描（linear sweep voltammetry,LSV）测试结果均显示石墨烯含量占比20%的复合电极（20%石墨烯）电化学性能最好.将复合材料修饰在碳布表面作为MFC阳极时以石墨烯含量占比5%的复合电极（5%石墨烯）生物电化学性能最佳,LSV得到最大输出功率密度为（831±45）mW·m^-2,分别是20%石墨烯、1%石墨烯、石墨烯、PANI、碳布阳极的1.2、1.3、1.3、1.5、1.8倍.最大输出电压、开路电压、化学需氧量去除率、库仑效率、生物量密度均以5%石墨烯电极最高.电化学阻抗分析表明5%石墨烯电极极化内阻仅为（24±2）Ω,是碳布电极的19.8%.电化学和生物电化学性能并不完全一致,说明电极材料的生物相容性是影响MFC性能的主要因素之一.5%石墨烯阳极充分发挥了石墨烯和聚苯胺的优点,提高了MFC的产电性能.     

植酸掺杂聚苯胺对水中Cr(Ⅵ)的去除研究

为实现对废水中Cr（Ⅵ）的高效去除,利用PA（植酸）掺杂PANI（聚苯胺）制备了一种新型三维多孔吸附剂PANI/PA,探究PA的掺杂浓度、pH、反应时间、反应温度、共存金属离子和无机阴离子对Cr（Ⅵ）去除率的影响.首先,采用SEM、FTIR、XPS等表征手段证实PA成功掺杂到PANI上形成三维多孔结构,并进一步利用吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学模型分析PANI/PA对Cr（Ⅵ）的吸附特性.结果表明:①0.05 mol/L PA掺杂的吸附材料具有最优吸附效果.当pH为4.0时,吸附剂可以实现对Cr（Ⅵ）最有效的去除.②吸附动力学符合准二级动力学模型,表明化学吸附是控制反应速率的主要因素.Langmuir等温吸附模型对等温吸附过程实现较准确拟合,在318 K时达最大吸附容量（99.0 mg/g）,优于普通PANI吸附剂.③吸附机理主要是表面静电吸附、络合作用和还原作用.④在其他金属离子和无机阴离子共存下,PANI/PA对Cr（Ⅵ）具有较强的选择吸附性.研究显示,PANI/PA吸附材料成功制备并具有稳定结构,能够对水中Cr（Ⅵ）实现有效去除,并具有较强的选择吸附性,因此对废水中Cr（Ⅵ）的去除具有潜在的应用价值.      

聚苯胺的电致变色理论及应用

综述了导电聚苯胺电致变色理论的研究进展,对电致变色机理的主要模型作了概括。介绍了其电致变色性能的表征方法,以及电致变色聚苯胺的主要应用领域,并指出了电致变色材料目前的研究趋势。     

聚苯胺对铬(Ⅵ)离子的吸附性能研究

以聚苯胺为吸附剂,静态吸附六价铬离子。聚苯胺采用氧化法在常温下合成,用XRD和紫外可见分光光度计进行表征。实验研究了不同条件下（溶液浓度、吸附时间和pH）对吸附性能的影响。静态吸附实验得出聚苯胺对六价铬离子吸附符合Langmuir等温吸附模型和二级动力学模型。在20℃、溶液pH值为3时单分子层最大吸附能力为198．41mg／g。并根据实验计算出吸附过程的热力学参数△H°、△5°和AG°。通过研究得出聚苯胺可以用作吸附剂去除废水中的六价铬离子。     

紫外光促进盐酸聚苯胺催化H_2O_2氧化处理罗丹明B废水

以苯胺和过硫酸铵为主要原料合成了盐酸聚苯胺（HClPANI）催化剂,并通过FTIR、XRD、SEM和EDS对催化剂进行了表征。研究了在紫外光照下、HClPANI催化H2O2氧化处理罗丹明B染料废水工艺参数,探讨了各种因素对废水脱色效果的影响,并对催化氧化机理进行了初步探讨。结果表明,催化剂HClPANI对催化H2O2氧化处理罗丹明B具有较好的催化活性、稳定性和重复使用性能。UV-H2O2-HClPANI体系产生了明显的协同效应,在pH=3、200 mg/L的罗丹明B废水中,30%H2O2用量为1.2 mL/L、HClPANI用量1 g/L、反应温度25℃、紫外灯功率500 W、光照70 min,罗丹明B脱色率达到了98.2%。     

聚苯胺/蒽醌修饰碳毡作为阴极在电芬顿中的应用

通过电化学的方法制备了经2-蒽醌磺酸钠(AQS)和聚苯胺(PANI)修饰的碳毡(CF)电极,探究其作为阴极应用于电芬顿系统中降解有机污染物的特征和影响因素及电化学稳定性.实验结果表明:经AQS/PANI修饰后碳毡阴极的电子转移内阻显著降低,仅为未修饰碳毡电极的0.21%,电化学活性显著提高.相同实验条件下修饰后的电极产过氧化氢的量约是未修饰电极的10倍.在阴极电位为-0.5 V,pH值为2以及Fe²⁺浓度为0.1 mmol·L^-1的条件下,60 min内罗丹明B的降解率可达96.46%.而在同样的实验条件下,CF、AQS/CF和PANI/CF分别作为阴极时,电芬顿体系对于罗丹明B的降解率分别为24.57%、64.29%和72.97%,均低于AQS/PANI/CF阴极.在此基础上,进一步开展自由基的淬灭实验和EPR实验,结果表明经AQS/PANI修饰后的碳毡阴极可有效催化还原分子氧产生超氧自由基,超氧自由基进一步转化为芬顿反应过程中所需的过氧化氢.