本文關(guān)鍵詞：基于聚苯胺（PANI）的多級氮摻雜碳復(fù)合材料的合成與應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 聚苯胺 氮摻雜碳納米材料 碳納米纖維 鈷鎳納米粒子 超級電容器 生物傳感器

【摘要】：碳納米材料因具有形貌可控、性能優(yōu)越等特點,被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域,如電化學(xué)、催化、傳感、吸附等。研究證明,通過對碳納米材料進(jìn)行改性(活化、摻雜、復(fù)合等)可以進(jìn)一步提高材料的性能,進(jìn)而提高其應(yīng)用價值。雜原子(如氮、硼、硫等)摻雜可以有效地控制碳納米材料的電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu),產(chǎn)生優(yōu)于純碳納米材料的物理化學(xué)性能。其中氮是碳材料摻雜的理想元素,通過氮摻雜可以有效地改善碳納米材料的力學(xué)、電化學(xué)、催化、吸附等性能。高聚物進(jìn)行熱解處理是制備氮摻雜碳材料的有效方法之一。其中,PANI因具有含氮豐富、形貌可控、價格低廉而成為理想的氮源。本論文主要利用PANI所形成的多級氮摻雜碳納米材料,制備結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)異的新型復(fù)合材料。具體工作如下：(1)多級氮摻雜碳納米纖維的制備及其在超級電容器方面的應(yīng)用通過水熱聚合和高溫?zé)峤夂铣删哂刑厥饨Y(jié)構(gòu)的氮摻雜碳材料,實驗操作簡便易行,材料結(jié)構(gòu)新穎,為一維多級且表面長有氮摻雜碳針刺狀結(jié)構(gòu)的碳納米纖維復(fù)合材料。通過改變碳化溫度,可以對材料的孔隙結(jié)構(gòu)、比表面積、氮元素的相對含量以及氮的種類進(jìn)行可控調(diào)節(jié)。電化學(xué)測試表明,經(jīng)過750℃碳化的樣品(NHCNs-750)擁有優(yōu)越的電化學(xué)性能。本工作中,氮摻雜方法簡便易行,氮源(PANI)價廉易得,一維多級核殼結(jié)構(gòu)新穎,材料電化學(xué)性能優(yōu)越,為制作新型電化學(xué)材料做出了一定的貢獻(xiàn)。(2)制備具有三明治結(jié)構(gòu)的氮摻雜碳納米片層/NiCo納米粒子復(fù)合材料對AA、DA、UA進(jìn)行檢測抗壞血酸(AA)、多巴胺(DA)、尿酸(UA)是人體中十分重要的神經(jīng)遞質(zhì),三種物質(zhì)的氧化峰電位非常接近。對AA、DA、UA進(jìn)行高效的檢測對人體健康具有非常重要的意義。我們將PANI所形成的多級氮摻雜碳納米片層和NiCo納米粒子進(jìn)行復(fù)合,制備具有多級氮摻雜碳納米片層/NiCo納米粒子的三明治結(jié)構(gòu)材料(NiCo-NPs-in-N/C),通過改變碳化溫度可對材料的結(jié)構(gòu)和組分進(jìn)行可控調(diào)節(jié)。電化學(xué)測試結(jié)果表明,該材料對AA、DA、UA的氧化存在優(yōu)異的催化性能。NiCo-NPs-in-N/C綜合了氮摻雜碳納米片層和NiCo納米粒子的催化活性,在很大程度上提高了對AA、DA、UA檢測的選擇性和靈敏度。三明治結(jié)構(gòu)外側(cè)的碳層對NiCo納米粒子起到防腐蝕、防聚集的作用,可以有效提高材料的穩(wěn)定性和再現(xiàn)性。這項工作為電催化領(lǐng)域的研究開發(fā)提供了一個新的方向。
【關(guān)鍵詞】：聚苯胺 氮摻雜碳納米材料 碳納米纖維 鈷鎳納米粒子 超級電容器 生物傳感器
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;TB332
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 1 緒論13-37
• 1.1 碳材料簡介13-23
• 1.1.1 碳材料結(jié)構(gòu)的多樣性13-21
• 1.1.2 氮摻雜碳材料21-23
• 1.2 超級電容器簡介23-31
• 1.2.1 超級電容器的特點23-25
• 1.2.2 超級電容器的分類及工作原理25-28
• 1.2.3 超級電容器的應(yīng)用28-29
• 1.2.4 超級電容器碳基電極材料29-31
• 1.3 生物傳感器概述31-35
• 1.3.1 生物傳感器的基本原理31-32
• 1.3.2 生物傳感器的應(yīng)用32-33
• 1.3.3 基于納米材料的生物傳感器33-35
• 1.4 論文選題依據(jù)35-37
• 2 多級氮摻雜碳納米纖維的制備及其在超級電容器方面的應(yīng)用37-54
• 2.1 引言37-38
• 2.2 實驗試劑及儀器38-39
• 2.2.1 實驗試劑38
• 2.2.2 實驗儀器38
• 2.2.3 表征儀器38-39
• 2.3 實驗過程39-41
• 2.3.1 NHCNs材料的制備39
• 2.3.2 NHCNs材料的活化處理39-40
• 2.3.3 電極制備40
• 2.3.4 樣品表征40-41
• 2.4 結(jié)果分析與討論41-53
• 2.4.1 樣品形貌結(jié)構(gòu)和組分表征41-46
• 2.4.2 電化學(xué)性能表征46-53
• 2.5 小結(jié)53-54
• 3 制備具有三明治結(jié)構(gòu)的氮摻雜碳納米片層/NiCo納米粒子復(fù)合材料對AA、DA、UA進(jìn)行檢測54-72
• 3.1 引言54-55
• 3.2 實驗試劑及儀器55-56
• 3.2.1 實驗試劑55
• 3.2.2 實驗儀器55-56
• 3.2.3 表征儀器56
• 3.3 實驗過程56-57
• 3.3.1 NiCo_2O_4片層的制備56
• 3.3.2 NiCo-NPs-in-N/C復(fù)合材料的制備56-57
• 3.3.3 NiCo-NPs-in-N/C工作電極的制備57
• 3.3.4 樣品表征57
• 3.4 結(jié)果分析與討論57-70
• 3.4.1 樣品形貌結(jié)構(gòu)和組分表征57-63
• 3.4.2 電化學(xué)性能測試63-64
• 3.4.3 對AA、DA和UA進(jìn)行檢測64-70
• 3.5 小結(jié)70-72
• 4 結(jié)論與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-85
• 致謝85-86
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果86

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 萬梅香,周維俠,李永舫;STUDIES ON THE ELECTRICAL CONDUCTIVITY OF FREE-STANDING FILMS OF POLYANILINE[J];Chinese Journal of Polymer Science;1991年04期

2 萬梅香;RECTIFYING EFFECT OF POLYANILINE(PANI)/N-TYPE POROUS SILICONE HETEROJUNCTION[J];Chinese Journal of Polymer Science;1999年01期

3 潘瑋;江建明;楊勝林;李光;;The Effect of Casting Solvent on the Electrical Property of Polyaniline/Polyacrylonitrile[J];Journal of DongHua University;2006年01期

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本文編號：913219