納米複合材料在苯胺的應用方面中,環保作用的展現?
前言
Garcia-Gallegos等人使用MCP生産PANI和碳納米管和摻雜碳的納米複合材料。它們改變添加到固體中的水量和碳納米管的量,獲得非常低的産量,甚至更低的産量(0.3%)在沒有液體助劑(水)的情況下被轉移。值得注意的是,Du等人使用FeCl3制MCP苯胺,也獲得了低産率的PANI NFs(<8%)。
一、石墨烯闆上的PANI
納米複合材料的電導率與其他方法制備的NC相似,而純PANI(使用相同方法)的c電感率與MCP制備的其他PANI相比相當低(約10−4 S/cm)。
他們使用氧化劑的化學計量過量(2:1),但反應化學計量需要2.5:1(Cl3 Fe / AniHCl)摩爾比才能完全轉化(相當于APS的1.25)。Jiang等人使用機械研磨(2小時)将石墨(使用苯胺作為剝離劑)剝離到石墨烯中,然後使用MCP(使用APS)生産PANI/G複合材料。
TEM圖像顯示了吸附在石墨烯闆上的PANI(<20nm)的小納米顆粒。PANI的含量高達11.2%。NC顯示了PANI的特征循環伏安響應,可忽略不計。
該材料顯示特定電容高達 886 F/g。電容具有石墨烯(雙層電容)和PANI(赝電容)的貢獻。
二、取代苯胺的産量
MC技術能夠分散碳納米管,并且AniHCl的存在可以保護碳納米管免受由于研磨而導緻的機械損壞,當混合物(不含單體)被研磨時,研磨會固化。
有趣的是,在複合材料中檢測到來自銑削罐的鋼顆粒。Jamal等人通過苯胺的MCP合成了PANI/TiO2/G和PANI/G,不同複合體的屬性非常相似。
CNF表面PANI納米纖維的存在有助于NC在乙醇中的分散。根據最終固體中CNF的含量(50%)和苯胺/CNF的品質比,可以計算出約8.3%的産率,與之前報道的相同氧化劑的産率相似。
似乎以FeCl 3為氧化劑的PANI的MC P産率較低,此外,Modarresi-Alam等人在相同條件下也獲得了低産量的取代苯胺(3ASA)。
它們獲得了大産率(高達91%),證明了NC的原位形成不等同于分離聚合和mixing。其他組分的性質會影響聚合機理。另一方面,材料的導電性非常低(<0.0023 S/cm)。
這種假設忽略了質子在聚合過程中産生和氯離子在FeCl3還原過程中産生的事實。HCl将使聚合物的EB形式質子化,進而産生質子酸摻雜。
而且,氧化NT/苯胺的比例為2.5,剛好足以聚合苯胺并将聚合物氧化成祖母綠。是以,沒有FeCl3可以作為路易斯酸摻雜劑,還原産物(FeCl2)是一種較弱的路易斯酸。
當将具有最高SC的納米複合材料(NC)與使用SWNT制成的最佳NC進行比較時,發現NC with SWNT的SC比MWNT的NC低約18%。另一方面,PANI/SWNTs在中性和堿性電解質中表現出更高的循環穩定性。
三、具有光活性材料的納米複合材料
Yarmohamadi-Vasel等人在TiO 2 NPs存在下與Cl 3 Fe氧化合成PANI納米纖維。納米複合材料的電導率為0.79 S/cm,高于純PANI NFs(0.09 S/cm)和TiO2。
MC似乎産生更有序的PANI鍊,其修飾率低電導率TiO2 NPs。由于TiO 2具有光活性,是以納米複合材料用于建構雜化太陽能電池。Rajappa等人使用MCP生産含有Fe2O3納米顆粒的NC(FeOxNP)和光活性染料。
與其他具有FeCl 3.6H2O的MCP一樣,他們觀察到反應産生的熱量熔化了水合氯化鐵,并且大多數聚合離子發生在溶液中(以熔鹽作為溶劑)。
NC顯示了WO3 NP的核心,周圍環繞着POT外殼。NC顯示了光伏活動,并建造了太陽能電池。
四、含金屬顆粒的納米複合材料
Farrage等人使用MCP通過苯胺與Ag+離子氧化來産生PAN I,苯胺被還原為Ag納米顆粒。TEM圖像顯示PANI納米顆粒(直徑200-250 nm),具有更小(<10 nm)的銀NP均勻分布在PANI NP中。
聚苯胺和取代聚苯胺的機械化學合成是一種環保工具,可在不産生大量污染溶劑(水)和/或使用大型反應器容納稀釋(<0.2 M)溶液的情況下生産導電聚合物。
作者觀點
雖然可以使用FeCl 3作為氧化劑形成PANI,但最廣泛使用的氧化劑是過氧化二硫酸铵),聚合反應的化學計量需要PANI中每個苯胺環1.25摩爾APS。
在苯胺的機械化學聚合(MCP)中,似乎較低的氧化劑/苯胺比例會産生具有較高電導率和分子量的材料。産生線性聚合物的取代苯胺的聚合反應與苯胺的聚合反應相當相似。