纳米复合材料在苯胺的应用方面中,环保作用的体现?
前言
Garcia-Gallegos等人使用MCP生产PANI和碳纳米管和掺杂碳的纳米复合材料。它们改变添加到固体中的水量和碳纳米管的量,获得非常低的产量,甚至更低的产量(0.3%)在没有液体助剂(水)的情况下被转移。值得注意的是,Du等人使用FeCl3制MCP苯胺,也获得了低产率的PANI NFs(<8%)。
一、石墨烯板上的PANI
纳米复合材料的电导率与其他方法制备的NC相似,而纯PANI(使用相同方法)的c电感率与MCP制备的其他PANI相比相当低(约10−4 S/cm)。
他们使用氧化剂的化学计量过量(2:1),但反应化学计量需要2.5:1(Cl3 Fe / AniHCl)摩尔比才能完全转化(相当于APS的1.25)。Jiang等人使用机械研磨(2小时)将石墨(使用苯胺作为剥离剂)剥离到石墨烯中,然后使用MCP(使用APS)生产PANI/G复合材料。
TEM图像显示了吸附在石墨烯板上的PANI(<20nm)的小纳米颗粒。PANI的含量高达11.2%。NC显示了PANI的特征循环伏安响应,可忽略不计。
该材料显示特定电容高达 886 F/g。电容具有石墨烯(双层电容)和PANI(赝电容)的贡献。
二、取代苯胺的产量
MC技术能够分散碳纳米管,并且AniHCl的存在可以保护碳纳米管免受由于研磨而导致的机械损坏,当混合物(不含单体)被研磨时,研磨会固化。
有趣的是,在复合材料中检测到来自铣削罐的钢颗粒。Jamal等人通过苯胺的MCP合成了PANI/TiO2/G和PANI/G,不同复合体的属性非常相似。
CNF表面PANI纳米纤维的存在有助于NC在乙醇中的分散。根据最终固体中CNF的含量(50%)和苯胺/CNF的质量比,可以计算出约8.3%的产率,与之前报道的相同氧化剂的产率相似。
似乎以FeCl 3为氧化剂的PANI的MC P产率较低,此外,Modarresi-Alam等人在相同条件下也获得了低产量的取代苯胺(3ASA)。
它们获得了大产率(高达91%),证实了NC的原位形成不等同于分离聚合和mixing。其他组分的性质会影响聚合机理。另一方面,材料的导电性非常低(<0.0023 S/cm)。
这种假设忽略了质子在聚合过程中产生和氯离子在FeCl3还原过程中产生的事实。HCl将使聚合物的EB形式质子化,从而产生质子酸掺杂。
而且,氧化NT/苯胺的比例为2.5,刚好足以聚合苯胺并将聚合物氧化成祖母绿。因此,没有FeCl3可以作为路易斯酸掺杂剂,还原产物(FeCl2)是一种较弱的路易斯酸。
当将具有最高SC的纳米复合材料(NC)与使用SWNT制成的最佳NC进行比较时,发现NC with SWNT的SC比MWNT的NC低约18%。另一方面,PANI/SWNTs在中性和碱性电解质中表现出更高的循环稳定性。
三、具有光活性材料的纳米复合材料
Yarmohamadi-Vasel等人在TiO 2 NPs存在下与Cl 3 Fe氧化合成PANI纳米纤维。纳米复合材料的电导率为0.79 S/cm,高于纯PANI NFs(0.09 S/cm)和TiO2。
MC似乎产生更有序的PANI链,其修饰率低电导率TiO2 NPs。由于TiO 2具有光活性,因此纳米复合材料用于构建杂化太阳能电池。Rajappa等人使用MCP生产含有Fe2O3纳米颗粒的NC(FeOxNP)和光活性染料。
与其他具有FeCl 3.6H2O的MCP一样,他们观察到反应产生的热量熔化了水合氯化铁,并且大多数聚合离子发生在溶液中(以熔盐作为溶剂)。
NC显示了WO3 NP的核心,周围环绕着POT外壳。NC显示了光伏活动,并建造了太阳能电池。
四、含金属颗粒的纳米复合材料
Farrage等人使用MCP通过苯胺与Ag+离子氧化来产生PAN I,苯胺被还原为Ag纳米颗粒。TEM图像显示PANI纳米颗粒(直径200-250 nm),具有更小(<10 nm)的银NP均匀分布在PANI NP中。
聚苯胺和取代聚苯胺的机械化学合成是一种环保工具,可在不产生大量污染溶剂(水)和/或使用大型反应器容纳稀释(<0.2 M)溶液的情况下生产导电聚合物。
作者观点
虽然可以使用FeCl 3作为氧化剂形成PANI,但最广泛使用的氧化剂是过氧化二硫酸铵),聚合反应的化学计量需要PANI中每个苯胺环1.25摩尔APS。
在苯胺的机械化学聚合(MCP)中,似乎较低的氧化剂/苯胺比例会产生具有较高电导率和分子量的材料。产生线性聚合物的取代苯胺的聚合反应与苯胺的聚合反应相当相似。