石家华[1]2002年在《聚噻吩在离子液体中的电化学合成及表征》文中研究表明在众多的导电聚合物研究中，聚噻吩在有机半导体、电导材料、电致发光材料等方面获得广泛应用，引起了人们的普遍关注。但是，在过去的研究中，对聚噻吩的研究主要是在有机体系中，更多的证据表明痕量水的存在对噻吩的电化学聚合是相当有害的，它大大降低了聚噻吩的有效共轭链长和电导率。离子液体作为一类新型的环境友好的“绿色溶剂”有其优异的性能，并在很多领域取得成功应用。在本论文中，我们第一次使用离子液体[BMIM]PF6既作为溶剂又作为支持电解质，在其中直接电化学聚合制备聚噻吩、聚(3—甲基噻吩)。 采用两步合成法合成了1—丁基—3—甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体[BMIM]PF6，并用FT-IR、和1H-NMR对其进行表征，图谱分析的结果可以证实所合成的离子液体[BMIM]PF6的正确性。用循环伏安法研究了[BMIM)PF6的电化学活性，发现[BMIM]PF6具有宽阔、稳定的电化学电位窗(-2.0V～+2.5V)，同时测得其离子电导率为3.5×10-3 s/cm，介电常数为3.1×10-8 F/m，特征粘度为1.62ml/g。虽然粘度较大，因其良好的导电性和溶解性证明其可以作为电化学研究的良溶剂。 采用循环伏安法、恒电位阶跃法和恒电流阶跃法对不同浓度(0.02M，0.1M，0.2M，0.3M，0.5M)的噻吩单体在离子液体[BMIM]PF6中的电化学聚合研究发现，在一定条件下，噻吩单体能够在[BMIM]PF6中直接电化学聚合制备聚合物膜，[BMIM]PF6既是溶剂又是支持电解质。单体浓度低于0.1M时，难以得到聚合物膜。但单体浓度大于0.1M时，恒电位在1.7V～1.9V之间或恒电流在3.0mAcm-2～8.0mAcm-2之间进行调整均可以制得光滑均匀的兰绿色聚噻吩膜。随着噻吩单体浓度的增大，电流密度明显增大，开始氧化聚合的电位相应减小(0.1M时为+1.64V，而0.5M时为+1.54V)，而氧化聚合的峰电位明显正移(0.02M时峰电位是约+1.9V，0.5M时峰电位是+2.4V)，脱掺杂峰的电位发生负移，而掺杂峰在一宽阔的范围内变化不大。 用红外光谱对聚噻吩膜进行表征，发现1.8V下制备的聚噻吩有明显的特征峰，脱掺杂态聚合物膜790cm-1处的特征峰是2,5-取代β位的CH面外弯曲振动峰，证明聚噻吩主要是α—α’规则连接；1030，1120，1200，1340 cm-1四个吸收带为掺杂态特征峰。 用紫外—可见光谱研究聚噻吩膜的电子行为，刚制备的聚噻吩膜为掺杂态， 河南大学硕士学位论文呈现兰绿色，在740urn左右宽阔范围表现出特征吸收，这是掺杂态中极化子存在的结果。对掺杂态聚噬吩膜进行电化学还原脱掺杂处理，聚噬吩膜由兰绿色变成红色，740urn处吸收峰消失，而在490urn处表现出中性态的特征吸收，这是。一／跃迁的结果。重新将中性态聚噬吩膜电化学掺杂，聚噎吩膜在740urn处吸收峰重新出现。这是因为前线轨道间的能级间隙减小，反映在UV－VS光谱上就是最大吸收波长红移。 用扫描电子显微镜（SEM）观察聚噬吩膜的表面形貌，在不同聚合电位下制备的聚噬吩膜（同一厚度），随着聚合电位从1．6V到1．gV增大，膜的表面形态从疏松网状逐渐变得致密。在2．6V下，膜因过氧化而使表面变成紧密堆积的小块状，网状结构被破坏，聚噬吩膜失去导电性。在1．SV下恒电位聚合制备聚噬吩膜，随着膜逐渐变厚，膜表面形貌渐趋粗糙。掺杂态的膜表面为疏松的立体网络状，而脱掺杂态后，由于对阴离于的离去，聚合物链相互靠近堆积成致密的“菜花”状。 用循环伏安法对比研究0．SM的嚷吩单体在离子液体＊MIMPF对有机体系乙腊／TBAP凡中的电化学聚合，发现在离子液体＊MIMPF。中电聚合噬吩可以降低开始氧化聚合电位，更有利于避免高电位下聚合物膜过氧化的发生；在离子液体中制备的聚噬吩膜具有良好的稳定性。 将0．ZM的3－甲基噬吩加到离子液体pMIMPF6和乙脂／①…刑PF6（．IM）中分别进行电化学聚合。在离子液体＊ PF6中，3－甲基噬吩在十1．45V开始氧化聚合，在＋二刀V出现氧化聚合峰，在＋0．gV和＋0．3V出现一对氧化还原峰分别对应的是聚门－甲基噬吩）的掺杂和脱掺杂现象；而在乙睛／（Bul4NPF6．IM冲，直到＋1．75V才开始发生氧化聚合反应，聚门－甲基噬吩）的氧化还原峰出现在十0＊gV和 ＋0．75V。对聚门－甲基噬吩）膜进行电活性研究，证明在离子液体［BMIMIPF。中电化学制备的聚（3一甲基噬吩）膜的稳定性非常好。紫外一可见光谱研究发现，从中性态到掺杂态转移的特征吸收非常明显。用SEM观察膜的形貌发现，随着膜逐渐变厚，表面形貌渐趋粗糙。从掺杂态到脱掺杂态。表面形貌由疏松交织网状结构变得相对致密。 但是，很遗憾的是我们在离子液体田MIMIPF6中直接电聚合制备的聚合物膜的导电率偏低（在 0．01—0．Is／cm之间），可能与离子液体粘度大和掺杂的对阴离于偏少有关。
石家华, 杨春和, 高青雨, 李永舫[2]2004年在《聚噻吩在离子液体中的电化学合成研究》文中研究表明在 1 丁基 3 甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体 (BMIM)PF6 中直接电化学合成制备了聚噻吩膜 .通过红外光谱 (FT IR)和扫描电子显微镜 (SEM)对聚噻吩膜的结构和形貌进行了表征 .利用紫外可见光谱 (UV Vis)、循环伏安法 (CV)和四探针法研究了聚噻吩膜的电子和电化学特性 .研究结果表明 ,在电位 1.7～ 1.9V(相对于Ag/AgCl) ,在(BMIM)PF6 中可以制备均匀的聚噻吩膜 ,其中 ,离子液体 (BMIM)PF6 既作为溶剂又作支持电解质 ;在离子液体中制备的聚噻吩膜具有良好的稳定性和充放电能力 ,聚噻吩膜的电导率在 0 .0 1～ 0 .1S/cm .
徐立群[3]2009年在《基于离子液体的电化学电容器及其影响因素的研究》文中研究说明室温离子液体是指在室温或室温附近温度下呈液态由离子所构成的物质,它是继水和超临界二氧化碳后又一类绿色溶剂体系。与传统的有机溶剂和电解质相比,离子液体具有独特的物理化学性质。近年来,作为一种新颖的介质,室温离子液体在电化学领域的应用也越来越受到人们的重视。本工作结合我们实验室的研究兴趣,合成了一些新型的离子液体并测定了他们的物理化学性质。研究了微量水和有机溶剂对离子液体物理化学性质的影响,在基础上用BMIMPF6/有机溶剂溶液体系对聚噻吩的电化学合成和在这种新的混合体系中的电化学行为作了研究,并用离子液体[1-丁基-3-甲基咪唑][六氟磷酸](BMIMPF6)做为超级电容器的电解液溶液制作了超级电容器,而且对它的性能进行了测试。得到了一些初步的结果:1)本文成功合成1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIMPF6)和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BMIMBF4)离子液体。并成功合成了新型的叁乙胺对甲苯磺酸离子液体和N-甲基咪唑对甲苯磺酸离子液体,合成的此类离子液体优点是合成方法简单,产率高。并考察了不同配比的叁乙胺对甲苯磺酸离子液体和N-甲基咪唑对甲苯磺酸离子液体的粘度、导电率,比较了两种离子液体的电化学窗口,N-甲基咪唑离子液体的电化学窗口较宽,大约为2.0V左右。叁乙胺对甲苯磺酸离子液体的热稳定性能达到280℃,比对甲苯磺酸的热稳定性好。2)在离子液体中加入少量水或有机溶剂或改变温度均可显着地改变其物理化学性质.将不同水蒸气(或二氯甲烷有机溶剂蒸汽)浓度的气氛通入1–丁基–3甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIMPF6)离子液体,形成含少量水或者有机溶剂的离子液体,应用交流阻抗技术对不同水含量的1–丁基–3甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIMPF6)离子液体/玻碳电极界面双电层电容进行了测定,并利用红外光谱技术测定了BmimPF6中水分子的结构。通过测定此类混合组分的黏度和导电率发现少量水和有机溶剂二氯甲烷的加入促进离子液体的离子解离,降低离子液体的粘度,使得自由移动的离子增多,增加溶液的电导率,加快电极表面的反应速率。3)选择常用的离子液体[1-丁基-3-甲基咪唑][六氟磷酸](BMIMPF6),并在此离子液体中,成功的在玻碳电极上电化学合成了聚噻吩。在测定不同BMIMPF6/乙腈及BMIMPF6/碳酸丙二醇脂电解质溶液的黏度和导电性的基础上,利用电化学循环伏安法研究了电解质溶液组成对聚噻吩膜电化学行为的影响。在BMIMPF6离子液体中,加入乙腈或碳酸丙二醇脂可以降低溶液的黏度,改变溶液的导电率。聚噻吩在混合溶剂作为电解液中的氧化参杂电量聚噻吩的氧化参杂电量与混合溶液的电导率呈明显的线性关系,当离子液体的体积含量为25%时,溶液的电导率达到最大,氧化惨杂的电量也达到最大。在25%乙腈/ BMIMPF6混合溶液中,聚噻吩的氧化掺杂电量较纯BMIMPF6离子液体提高了近7倍。4)用活性炭、活性炭/离子液体、介孔炭为电极材料,离子液体为电解液,成功制作成了超级电容器。采用循环伏安和恒电流充放电方法对电极和电容器进行性能测试.结果表明:在活性炭中加入适量离子液体所制成的活性炭/离子液体电极比单纯由活性炭制成的电极的内阻要小,由此制作的电容器的比容量相对要大,充放电效率也有所改善。而和购买的商品化的活性炭相比,采用实验室合成的新材料的介孔炭作为电极材料,能够获得更大的比电容,但是相对于活性炭,这种材料所制作成的电容器的内阻要大。并在此基础上制备了一种以凝胶为电极和隔膜,不加入液体状的电解液的新型的超级电容器
李恩勇[4]2012年在《含阳离子侧链聚噻吩衍生物的合成及应用》文中认为含阳离子侧链的聚噻吩衍生物由于其良好的光学、电学及加工性能，已经被广泛应用于化学传感器、分子开关、生物探针等方面。本论文以3-甲基噻吩为起始原料，经NBS溴化、Witting-Horner反应和季氨化反应合成了3-(1-甲基-4-哌啶亚甲基)噻吩(MPMT)，3-(1,1’-二甲基-4-哌啶亚甲基)噻吩甲基硫酸酯(DPMTMS)和3-(1-甲基-1’-乙基-4-哌啶亚甲基)溴化噻吩(MEPMT-Br)叁种单体，分别用核磁共振氢谱和傅里叶变换红外光谱对上述单体结构进行了表征。叁种单体又经叁氯化铁催化氧化聚合法合成了聚(3-(1-甲基-4-哌啶亚甲基)噻吩)(PMPMT)、聚(3-(1,1’-二甲基-4-哌啶亚甲基)-2,5-氯化噻吩)(PDPMT-Cl)和聚(3-(1-甲基-1’-乙基-4-哌啶亚甲基)-2,5-溴化噻吩)(PMEPMT-Br)叁种新型聚噻吩衍生物，分别用核磁共振氢谱、傅里叶变化红外光谱和凝胶渗透色谱对上述聚合物结构进行了表征，并用紫外可见光谱、荧光发射光谱、热重分析法和循环伏安法等对上述聚合物进行光学及电学性能的研究。水溶性聚噻吩衍生物PDPMT-Cl和PMEPMT-Br具有良好的光学性能，本论文以它们为比色探针和荧光探针分别对简单离子、表面活性剂和生物物质进行了检测。结果证明，PDPMT-Cl对碘离子和阴离子表面活性剂具有专一性检测功能，其比色检测的检测限分别能达到10-5M和10-6M，对碘离子和阴离子表面活性剂的荧光检测限能分别能达到10-8M和10-9M。而PMEPMT-Br只对阴离子表面活性剂有较好的检测专一性，其中其对阴离子表面活性剂的比色检测的检测限能达10-6M，荧光检测的检测限能达10-9M。
周舟[5]2009年在《室温离子液体中纳米导电聚合物材料的制备》文中提出导电聚合物是近年来的研究热点,它在电化学催化、传感、电容器等领域的成功应用引来了越来越多关注的目光。室温离子液体作为一类新型的环境友好的绿色溶剂拥有许多优异的物理、化学性能,它的出现为绿色化学开辟了一条崭新的道路。本论文分别采用电化学聚合法、化学聚合法、光诱导聚合法在室温离子液体溶液以及室温离子液体与水形成的微乳液体系中制备了具有纳米尺寸的导电聚合物材料以及导电聚合物复合材料,并通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能量色散谱(EDS)、X射线衍射谱(XRD)、红外光谱(IR)、紫外光谱(UV-vis)、电化学循环伏安扫描(CV)、电化学阻抗谱(EIS)等分析测试技术对制得的纳米材料的形貌、结构、物理化学性质及应用进行了详细研究。本论文的主要研究工作如下:(1)通过两步法制得叁种室温离子液体1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[emim]PF_6、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[bmim]PF_6、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[omim]PF_6,使用CV扫描对叁者的电化学稳定性进行考察,发现叁者在铂电极上的电化学窗口分别为4.14 V、3.40 V、3.28 V。通过向叁种室温离子液体中添加一系列定量的杂质,发现随着室温离子液体阳离子取代基碳链的增长,叁种室温离子液体电化学稳定性受杂质影响的程度有所减弱。(2)采用循环伏安法研究了氯化亚钴在室温离子液体[bmim]PF_6中的电化学行为。虽然[bmim]PF_6中Co~(2+)/Co~(3+)氧化还原电对在玻碳电极上的氧化还原峰电位差大于59 mV,但是通过对峰电流与扫描速度以及峰电流与峰电位的拟合分析还是可以证明该电化学反应仍然为一个可逆过程。通过不同温度下循环伏安法峰值电流与扫描速率之间的关系拟合得出[bmim]PF_6中Co~(2+)的扩散系数D在10~(-11) m~2·s~(-1)数量级,且随温度的升高而增加,进而推导得出[bmim]PF_6中Co~(2+)的扩散活化能ED为23.4 kJ·mol~(-1),这同时说明[bmim]PF_6是一种性能优良的电化学反应介质。(3)在含有醋酸的室温离子液体[bmim]PF_6溶液中采用循环伏安法和计时电位法研究了苯并叁氮唑在金电极上的电化学聚合过程,并在硫酸溶液中考察了所制备的聚苯并叁氮唑膜电极的电化学性能。通过计时电位法研究发现苯并叁氮唑在电化学氧化初期生长方式遵循3D瞬时成核模型。SEM照片显示聚苯并叁氮唑膜表面致密、平滑,IR光谱分析证明聚合物的主链是通过不饱和的氮原子耦合连接而成。对聚苯并叁氮唑膜电极进一步的循环伏安扫描后发现该聚合物膜具有良好的电化学活性,并且在0.9 V(相对于Ag/AgCl电极)的电位附近表现出稳定的准可逆的氧化还原特性。(4)由室温离子液体与其它溶剂组成的微乳液是一种可以用于制备纳米材料的新型绿色介质。采用循环伏安法在室温离子液体[bmim]PF_6和水组成的微乳液(IL/W型)中成功制得了导电聚苯胺(PAN),在这样的介质环境中制得的PAN的电化学性能与在常规水溶液中制备的PAN的性能有明显的差别,而且采用循环伏安法聚合时的聚合圈数对制得的PAN的电化学性能(如比电容)存在一定影响,通过电流密度为2 mA·cm~(-2)的冲放电实验检测发现在室温离子液体型微乳液中经过50圈循环伏安扫描制得的PAN的比电容可以达到334 F·g~(-1),这样的PAN是一种性能优越的超级电容器电极材料。同时SEM照片显示制得的PAN拥有花菜状的微观形貌,而且EDS元素分析检测结果可以证明聚合物存在SO42-和PF_6-的共掺杂。(5)采用计时电位法分别在室温离子液体[bmim]PF_6和水组成的W/IL型与IL/W型微乳液中制备得到了PAN-Ag纳米复合材料。通过SEM、TEM和XRD分析了不同介质环境中制得的PAN-Ag纳米复合材料在形貌与结构上的差别,结果证明在W/IL型微乳液中制得的PAN-Ag纳米复合材料为纤维状结构,粒径5 nm左右的Ag纳米颗粒均匀的分布在其中,而在IL/W型微乳液中制得的PAN-Ag纳米复合材料为树枝状结构,其中的Ag纳米颗粒的粒径大约50-100 nm。采用CV和EIS技术进一步研究了不同微乳液类型以及电化学合成条件对PAN-Ag纳米复合材料电化学性能的影响,并通过与纯PAN材料的比较,发现具有特殊形貌特征的PAN-Ag纳米复合材料拥有更优越的电化学性能。(6)在由室温离子液体与水组成的微乳液体系(IL/W型)中,采用化学氧化法制得了[bmim]PF_6和十二烷基苯磺酸(DBSA)或盐酸(HCl)共掺杂的PAN纳米材料。室温离子液体在制备过程中既是溶解苯胺单体的油相,又起到了对阴离子掺杂的作用。通过研究发现,不同对阴离子的掺杂对PAN产物的物理、化学性质存在较大影响。在叁种PAN产物中,[bmim]PF_6与DBSA共掺杂的PAN拥有最大的分子量(81104 g·mol~(-1)),最高的电导率(1.85 S·cm~(-1)),最低的玻璃化温度(181℃)以及最高的电化学氧化还原电流;[bmim]PF_6单掺杂的PAN表现出的电导率和电化学氧化还原电流最低;[bmim]PF_6与HCl共掺杂的PAN也展现出较高的电导率。而且,叁种PAN在中性条件下都拥有良好的电化学反应活性以及充放电稳定性。这都可以证明,在酸性条件下通过不同对阴离子共掺杂可以改善PAN产物的氧化程度,从而提高PAN的导电性能以及电化学性能。(7)首次采用光诱导聚合法在室温离子液体溶液介质中制备得到了PAN纳米颗粒。在聚合反应过程中,光子和具有光化学活性的室温离子液体阳离子取代了传统的化学氧化剂和金属络合物促使苯胺单体发生氧化。通过SEM观察证实所制得的PAN颗粒粒径在纳米级范围内。随着室温离子液体溶液介质中质子酸含量的增加,PAN产物的产率和电导率都有所上升,紫外吸收也有所增强,而且部分吸收峰发生蓝移。进一步对室温离子液体作为反应介质的重复使用性进行考察发现,在重复使用5次后,室温离子液体对于光诱导聚合苯胺的催化活性并没有明显的降低。本方法为直接使用太阳能制备纳米导电聚合物开创了一条崭新的道路。
张凤艳[6]2006年在《原位电化学聚合制备聚合物电致发光器件》文中进行了进一步梳理目前有机电致发光器件制备方面存在问题之一就是制备方法单一粗糙,尤其是对溶解性不好的聚合物发光器件的制备没有合适的方法解决。原位电化学聚合方法是比较好的解决方案之一。叁氟化硼乙醚(boron trifluoride diethyl etherate,简称BFEE)是极性分子,因此在溶液中形成了一个良好的电解质溶液而不需要加入支持电解质,是一种中等强度的路易斯酸,可以在噻吩、苯及其衍生物等芳香单体难以进行电化学聚合的体系中作为比较理想的电解体系。特点是可以提供适度的溶解性,并降低其氧化电位。本论文主要是在BFEE及其与乙腈、叁氟乙酸等形成的混合电解质中进行噻吩、芴的电聚合,并对聚合物进行了表征。同时还研究了噻吩和芴的电化学共聚,并对共聚物进行了表征。1.在研究中发现BFEE中进行了噻吩的电化学聚合,不仅可以获得高质量的聚噻吩膜,而且该体系中噻吩单体的氧化电位仅为1.35V(vs.SCE)。与乙腈/高氯酸锂体系中相比较,BFEE体系中噻吩单体的氧化电位明显降低,这主要是由于噻吩单体与BFEE之间的络合作用,降低了噻吩环的共振能,从而降低了氧化电位。较低的氧化电位有利于聚噻吩膜性能的提高。2.首次在BFEE离子溶液以及BFEE+乙腈(不同体积比)中进行了芴单体的电化学聚合,获得了聚芴具有良好的电化学活性及稳定性,发现其是一种良好的蓝色荧光物质。3.首次在BFEE离子溶液以及BFEE+乙腈(不同体积比)中实现了噻吩和芴单体的电化学共聚,共聚物同时拥有均聚物的良好的氧化还原特性,相对于聚芴,共聚物的发光波长向长波方向移动。相对于聚噻吩,共聚物的发光波长向短波方向移动。另外,用电化学共聚方法实现发光波长的调节也是聚合物电致发光器件的最新的研究。4.另外,在硫酸为电解质中电化学聚合苯胺,并对其电化学聚合机理进行了探讨。
亓西敏[7]2005年在《导电聚合物在离子液体中的制备及其性质和应用研究》文中研究说明导电聚合物是近年来研究的热点,它在有机半导体、电导材料、电致发光材料等方面获得广泛应用,引起了人们的普遍关注。在众多的聚合物中聚苯胺、聚噻吩被认为是极具有实用价值的有机高分子。聚合物一般采用化学方法和电化学方法合成,与化学方法相比,电化学方法具有掺杂过程可以定量控制,所得产物可进行可逆的氧化还原反应,以及制备的聚合物膜质地均匀等优点。离子液体作为绿色溶剂,能够循环利用,减少对环境的污染,因此在离子液体中采用电化学方法合成导电聚合物具有一定的理论意义及应用前景。 我们的工作主要集中在以下几个方面: 一、在叁种离子液体[BMIM]BF_4、[BMIM]PF_6及[HMIM]BF_4中研究了苯胺的电化学聚合。一般,苯胺的聚合是在酸性水溶液中进行的,在离子液体中苯胺的聚合也有研究,但用的或者是氯铝酸盐类的离子液体,条件要求比较苛刻,或者是在外加酸的离子液体中,而我们直接以叁种离子液体作为介质,研究了苯胺在其中的电化学聚合,实验证明苯胺在这叁种离子液体中都能较好的聚合,并且聚苯胺膜电极在酸性溶液中有明显的响应,其中[HMIM]BF_4为酸性离子液体,苯胺在其中的电聚合速度最快,所得到的膜具有较好的电化学响应及电催化性质,阳离子、阴离子及中性分子都能渗透进入膜内,膜对这些物质有很好的电催化性能,并且峰电流明显的增大,可用于电化学分析测定中。 二、在叁种离子液体[BMIM]BF_4、[BMIM]PF_6及[HMIM]BF_4中研究了噻吩的电化学聚合,噻吩的聚合一般是在有机介质中进行的,在水溶液中的聚合也要由浓酸引发,我们实验结果证明噻吩在这叁种离子液体中均能较好的聚合,且在[BMIM]PF_6中的电化学聚合效果要明显的好于[BMIM]BF_4及[HMIM]BF_4,这与[BMIM]PF_6的疏水性有关。差热—热重实验得出聚噻吩在200℃时即开始分解但直到800℃时仍有大部分存在,说明所得的聚合物分子量不均一,但高分子量的聚合物比较稳定。在对邻苯二酚及对苯二酚的电催化实验中发现聚噻吩膜有较好的电催化效果。另外我们在电化学聚合过程中观察到了聚噻吩的电致变色现象。最后利用噻吩的电化学聚合达到脱硫的目的,国内未见有文献报道。我们在模拟汽油样品脱硫实验的研究结果表明:电解时间越长脱硫效果越好;样品浓度越高
李浩晨[8]2015年在《染料敏化太阳能电池导电聚合物对电极的研究》文中研究指明染料敏化太阳能电池(DSSC)主要由二氧化钛光阳极、电解液和对电极叁部分组成,对电极是决定其性能和成本的关键部分。铂(Pt)电极因其较高的导电性和对多数氧化还原电对的高催化活性最被早用作DSSC对电极,但其高昂的成本不利于其广泛应用。本文采用电化学方法制备了导电聚噻吩及其衍生物和导电聚吡咯,将其作为DSSC对电极并进行光电性能测试。通过扫描电镜、红外光谱测试仪、四探针测试仪、X射线光电子能谱仪等测试表征上述导电聚合物的相关性质,考察了相关聚合条件对催化性能和光电效率的影响。分别采用恒电位法和循环伏安法制备聚噻吩对电极。其中恒电位法的最佳制备工艺为1.5 V下沉积120 s,循环伏安法的最佳制备工艺为在0-2.0 V的电位区间内循环扫描5圈。聚(3-溴噻吩)的最高光电转化效率制备工艺为1.7 V恒电位下聚合120 s。聚(3-甲基噻吩)的最高光电转换效率制备工艺为1.5 V恒电位下聚合150 s。设计正交试验研究对甲苯磺酸钠浓度、吡咯浓度、电解液pH值、聚合电位和聚合时间对聚吡咯对电极方块电阻和光电转换效率的影响,确定了最佳制备工艺。实验结果表明,电解液pH值对掺杂对甲苯磺酸根阴离子的聚吡咯对电极(PPy(TSO-))光电性能的影响最为显着,在pH=2时,PPy(TSO-)方块电阻最小,光电转换效率最高,分别为5.60Ω和2.46%。SEM显示此时膜表面胞状突起颗粒较多,可以为反应提供更多的催化反应活化中心。循环伏安曲线测试表明,此时PPy(TSO-)具有最高的催化性能。考察苯磺酸根(BS-)、对甲苯磺酸根(TSO-)和十二烷基苯磺酸根(DBS-)这叁种磺酸基阴离子掺杂对聚吡咯对电极性质的影响。通过XPS分析,PPy(DBS-)掺杂率最高,达到了0.86。循环伏安测试曲线也表明PPy(DBS-)具有相对最高的催化性能和稳定性。交流阻抗测试出PPy(DBS-)的电荷转移电阻Rct和界面双层化学电容C,分别为10.99Ω·cm2和3.32μF。PPy(DBS-)对电极方块电阻最小,光电转换效率最高,分别为5.66Ω和2.49%。后者为同条件下Pt对电极的77.57%。
李泽全[9]2004年在《聚噻吩导电复合膜的制备、表征及性能研究》文中指出导电聚合物膜作为一类新颖的功能膜,具有独特的物理化学性质,因能对外部的特定刺激产生响应而具有一定的智能性。导电聚合物膜在功能性记忆、膜分离、传感器、电子器件等领域具有潜在的广阔应用前景。在众多结构型导电聚合物中,聚噻吩因具有很好的热稳定性、环境稳定性、优异的物理化学性能、较高的储存电荷能力、较好的电化学性能和气体分离性能,而极具研究价值。但由于聚噻吩的加工性差、力学性能低等缺陷,使其应用受到制约。本文在认识聚噻吩(PTh)及基膜基本性质的基础上,结合原位合成的思路,采用原位气相聚合法,使噻吩(Th)气相原位聚合于基膜的微孔中,得到了具有良好力学性能、微孔结构形态优于基膜的PTh复合膜。以FeCl3为氧化剂,在低温低压条件下,在适宜基膜和溶剂选择的基础上,本文具体考察了影响Th在聚偏氟乙烯(PVDF)基膜中原位气相合成制备PTh/PVDF复合膜的叁个主要因素,即浸渍条件、干燥过程和反应时间。通过红外光谱、扫描电镜、四探针和膜孔测定仪对复合膜的表观形态、导电性能、平均孔径及CO2/O2分离性能,获得了原位气相法制备PTh/PVDF复合膜的适宜条件。红外光谱分析结果证实PTh与PVDF基膜之间无强烈的相互作用。PTh/PVDF复合膜的电导率在10-5～10-4S.cm-1范围内,表明该复合膜属半导体材料的范畴。为进一步分析PTh的原位合成对PTh/PVDF复合膜结构的影响,实验测定了PVDF基膜和PTh/PVDF复合膜的膜厚;采用膜重法测试了膜样的孔隙率;采用泡点压力法––流体渗透法相结合,对比测试了膜样的最大孔径、平均孔径及孔径分布;扫描电镜结果表明,通过比较PVDF基膜和PTh/PVDF复合膜的表面形貌。结果表明,采用原位气相聚合法合成制备的PTh/PVDF复合膜,其膜厚、孔隙率与PVDF基膜相比变化不大,而平均孔径、最大孔径减小明显,孔径分布范围变窄,孔径更趋于均匀;通过控制反应时间,可以控制PTh在PVDF基膜微孔中的生成行为,从而可有效地控制膜的孔径及孔径分布。在膜性能研究方面,测试了PTh/PVDF复合膜对O2、N2、CO2等气体的渗透性能,初步研究了PTh/PVDF复合膜电化学性能和光致发光性能,考察了PTh/PVDF复合膜掺杂及导电性能。结果说明:PTh/PVDF复合膜具有一定的气体渗透性能,对O2具有良好的选择渗透性能;该膜具有一定的电化学性能和光致发光性能;经掺杂后的PTh/PVDF复合膜的电导率有较大提高,达到0.1～1S.cm-1。
郭超霞[10]2015年在《侧链双氨基聚噻吩衍生物的合成及性质》文中研究表明聚噻吩衍生物因具有良好的光电性质和化学稳定性而被广泛研究和应用,新型水溶性聚噻吩的设计及其作为化学生物传感器的研究具有重要的理论和现实意义。本论文以(3-噻吩甲基)磷酸二乙酯为原料,经过Wittig-Horner反应、水解、还原胺化和FeCl3氧化聚合反应合成了聚{3-[N-(2-二甲胺基-1-乙基)环己基-4-亚甲基]噻吩}(PTDA1)、聚{3-[N-(2-二甲胺基-1-丙基)环己基-4-亚甲基]噻吩}(PTDA2)和聚{3-[1-(4-甲基哌嗪)环己基-4-亚甲基]噻吩}(PTDA3)。在此合成基础上以4-(噻吩-3-亚甲基)环己酮为原料经过还原胺化、取代或迈克尔加成、肼解和FeCl3氧化聚合反应合成了聚{3-[N-甲基-N-(2-肼基-2-羰乙基)环己基-4-亚甲基]噻吩}(PTHA1)和聚{3-[N-甲基-N-(2-肼基-2-羰丙基)环己基-4-亚甲基]噻吩}(PTHA2)。此外,以3-溴-4-甲基噻吩为原料经过取代、醇解、氨基取代和FeCl3氧化聚合反应合成了聚{3-[2-(2-二甲氨基-乙胺)乙氧基]-4-甲基-噻吩}(PTMA)。以上六种聚噻吩衍生物及其中间体通过核磁共振氢谱(1H NMR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、质谱法(MS)、凝胶渗透色谱(GPC)进行了结构表征,并用紫外可见分析光谱、荧光发射光谱对它们的光学性质和应用进行了研究和分析。这些聚合物具有灵活并带有极性官能团的侧链,溶于甲醇、氯仿、四氢呋喃、乙腈等常见溶剂。六种侧链双氨基聚噻吩衍生物都具有良好的光学性能,并且可以应用于检测重金属离子和氨基酸。对已经报道的水溶性聚噻吩衍生物聚{氯代N,N,N-叁甲氨基-4-(噻吩-3-亚甲基)环己铵盐}(PTCA-Cl)、聚{3-(1,1’-二甲基-4-哌啶亚甲基)-2,5-氯化噻吩}(PDPMT-Cl)、{3-[1-(2-叁乙胺乙酰基)哌啶-4-亚甲基]氯化噻吩}(PTAPT-Cl)和聚{3-[1-(2-叁乙胺丁酰基)哌啶-4-亚甲基]氯化噻吩}(PTBPT-Cl)的研究表明,PTCA-Cl、PDPMT-Cl、PTAPT-Cl和PTBPT-Cl在甲醇/水溶液中能通过荧光法和比色法选择性检测Hg2+,并且显示出优异的灵敏性(检测限达到10-9 M)。PTDA1、PTDA2和PTDA3在体积比为1:1的甲醇/水体系中可选择性检测Hg2+,并且PTDA1在体积比为1:1的四氢呋喃/水体系中选择性识别Cu2+。研究发现这两种金属离子在两种水溶液中引起的聚噻吩的荧光淬灭分别基于静电作用和络合作用两种机理。另外,研究发现被Cu2+淬灭的荧光可以在氨基酸的作用下恢复,由此PTDA1-Cu2+体系又可以作为检测氨基酸的传感平台。对于PTHA1和PTHA2,侧链结构的微小差异使它们在同样的条件下呈现出迥然不同的光学性质。PTHA1在四氢呋喃的缓冲溶液中能高灵敏性识别Cu2+(检测限达到10-10 M),并伴随着肉眼可见的荧光淬灭现象,而PTHA2则对金属离子没有荧光响应。此外,带有N/O叁配位基侧链的PTMA在乙腈的缓冲溶液中能识别Co2+、Cu2+和Cd2+。其中Co2+和Cu2+能引起PTMA的荧光淬灭,并伴随着溶液颜色由黄绿色到无色的变化;而Cd2+能引起PTMA紫外可见吸收明显的红移,并伴随着溶液颜色由黄绿色到粉红色的变化。同时,PTMA在四氢呋喃的缓冲溶液中能选择性识别Cu2+,并伴随着明显的荧光淬灭,检测极限达到10-9 M。无荧光的PTMA-Cu2+体系又可作为荧光增强的探针用于检测高半胱氨酸和谷胱甘肽。
参考文献：
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[5]. 室温离子液体中纳米导电聚合物材料的制备[D]. 周舟. 湖南大学. 2009
[6]. 原位电化学聚合制备聚合物电致发光器件[D]. 张凤艳. 中国海洋大学. 2006
[7]. 导电聚合物在离子液体中的制备及其性质和应用研究[D]. 亓西敏. 华东师范大学. 2005
[8]. 染料敏化太阳能电池导电聚合物对电极的研究[D]. 李浩晨. 天津大学. 2015
[9]. 聚噻吩导电复合膜的制备、表征及性能研究[D]. 李泽全. 重庆大学. 2004
[10]. 侧链双氨基聚噻吩衍生物的合成及性质[D]. 郭超霞. 济南大学. 2015