發(fā)布時(shí)間：2022-01-26 05:17

　　導(dǎo)電聚苯胺（PANI）具有易合成、易摻雜等特點(diǎn),石墨烯（GR）及石墨烯衍生材料具有較高的比表面積、良好的導(dǎo)電性、優(yōu)異的防液體滲漏等物理和化學(xué)性質(zhì)。兩者的復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械、電化學(xué)、防腐蝕等性能,引起了廣泛的關(guān)注。介紹了石墨烯/聚苯胺納米復(fù)合材料的制備方法、影響石墨烯/聚苯胺性能的主要因素以及石墨烯/聚苯胺納米復(fù)合材料在防腐中的應(yīng)用。系統(tǒng)總結(jié)了石墨烯/聚苯胺的防腐機(jī)理以及在不同基體涂料中的防腐改性,石墨烯的存在增加了腐蝕介質(zhì)（如H2O和O2）滲透路徑的曲折程度,減緩了金屬腐蝕速度,從而提高涂料防腐效率。石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料在防腐方面具有廣闊的應(yīng)用前景,對石墨烯/聚苯胺的復(fù)合狀態(tài)、防腐機(jī)理、環(huán)境適應(yīng)性的深入研究是未來該材料的發(fā)展方向。 

【文章來源】：微納電子技術(shù). 2020,57(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

rGO/PANI復(fù)合材料的制備過程[27]

2012年，Y.Li等人[25]以過硫酸銨（APS）為氧化劑，采用原位化學(xué)聚合法合成了一系列苯胺和石墨烯不同質(zhì)量比的氧化石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，苯胺和石墨烯的質(zhì)量比對石墨烯/聚苯胺納米復(fù)合材料的尺寸和形貌有所影響。當(dāng)苯胺與石墨烯的質(zhì)量比小于12∶1時(shí)，苯胺的聚合反應(yīng)通過異相成核在石墨烯的表面上發(fā)生，形成夾心狀石墨烯/聚苯胺復(fù)合納米片（圖1）。在氧化石墨烯基礎(chǔ)上，研究人員進(jìn)一步展開了其衍生物與聚苯胺原位化學(xué)聚合法復(fù)合的研究。2014年，J.Kim等人[26]用硼氫化鈉（NaBH4）還原氧化石墨烯（GO）來制備石墨烯納米片（GNS），通過將苯胺加入含有GNS的鹽酸溶液中，攪拌均勻后再加入氧化劑的原位聚合法制備石墨烯納米片/聚苯胺（GNS/PANI）復(fù)合材料，GNS被認(rèn)為是可以提供大量活性位點(diǎn)的支撐材料，PANI納米纖維均勻地附著在GNS的表面上。通過表征發(fā)現(xiàn)，GNS/PA-NI復(fù)合材料表現(xiàn)出比純單個(gè)組分更好的電化學(xué)性能。GNS/PANI復(fù)合材料在電位掃描速率為10 mV/s時(shí)顯示出最高比電容923 F/g，而純PA-NI的最高比電容為465 F/g，純GNS的最高比電容為99 F/g。2017年，L.Tang等人[27]用水合肼還原GO來制備還原氧化石墨烯（rGO），通過原位化學(xué)聚合法制備還原氧化石墨烯/聚苯胺（rGO/PANI）納米纖維復(fù)合材料（圖2），其中PANI納米纖維通過大的范德華力和氫鍵力吸附在石墨烯片的表面上。經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)rGO/PANI復(fù)合材料顯示出良好的循環(huán)穩(wěn)定性，在1 000次循環(huán)后保持其初始電容的85%以上。圖2 rGO/PANI復(fù)合材料的制備過程[27]

2011年，K.X.Sheng等人[38]采用靜電自組裝法制備了石墨烯/聚苯胺復(fù)合膜（GR/PANI)n，改變交替的沉積步驟，可以改變復(fù)合膜的厚度、導(dǎo)電率和透射率。檢測發(fā)現(xiàn)，（GR/PANI)15在波長為700 nm處的光學(xué)對比度約為12%，開關(guān)時(shí)間為6 s，滿足實(shí)際電致變色器件的要求，在300次電位切換循環(huán)后，光學(xué)對比度減少了20%，切換時(shí)間保持不變，在此過程中，（GR/PANI)15薄膜也可以保持其良好的均勻性和完整性，因此，（GR/PANI)15薄膜是一種很有前景的電致變色器件電極材料。2013年，S.P.Zhou等人[39]將天然石墨用改進(jìn)的Hummer′s法制備成氧化石墨烯，采用層層自組裝技術(shù)將帶負(fù)電荷的氧化石墨烯與帶正電荷的水性可分散的聚苯胺進(jìn)行復(fù)合，制備得到氧化石墨烯包裹PANI納米復(fù)合材料，然后將得到的GO/PANI納米復(fù)合材料經(jīng)肼還原后形成rGO/PANI復(fù)合材料。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，rGO/PANI復(fù)合材料的電化學(xué)性能明顯優(yōu)于純聚苯胺納米纖維。在二維石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，不少學(xué)者已經(jīng)轉(zhuǎn)向用自組裝法來制備三維結(jié)構(gòu)石墨烯/聚苯胺空心微球。2015年，J.Luo等人[40]利用帶負(fù)電荷rGO和帶正電荷的PANI在聚苯乙烯（PS）微球上進(jìn)行層層組裝，制備三維石墨烯/聚苯胺復(fù)合空心球（rGO-PANI HS）（圖3），在4.0 A/g的電流密度下，rGO-PANI HS的比電容達(dá)到381 F/g，在經(jīng)過1 000次充電/放電循環(huán)后也能夠保持原有電容值的83%。1.5 溶液共混法

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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