苯胺的限域空间聚合与产物的性能研究

发布时间：2017-07-28 15:30

  本文关键词：苯胺的限域空间聚合与产物的性能研究

  更多相关文章： 限域 聚苯胺 光热 氮掺杂碳 氧还原反应

【摘要】：聚苯胺(PANI)纳米材料属于导电聚合物的一种,具有独特的掺杂机制、氧化还原的可逆性、光热转换等优良性质,应用前景非常广阔。目前已经合成出了不同形貌结构的PANI纳米粒子。蛋黄-蛋壳结构是如今研究的比较多的结构,其优势在于核壳之间有一定的空腔,充分发挥空腔的作用可以扩大PANI的应用领域。除此之外,PANI也可作为氮掺杂碳(NCs)材料的前驱体,在高温氮气或惰性气体条件下煅烧可以制备一定结构的NCs材料。NCs是目前备受关注的一类非金属催化材料,尤其在电催化燃料电池阴极氧还原反应(ORR)方面具有优异的性能。基于此,本论文通过牺牲模板法实现了苯胺的限域性空间聚合得到PANI@SiO_2.一方面针对其光热转化性质将其用于药物的装载以及光热释放；另一方面,以合成的PANI@SiO_2为前驱体制备出具有较好电催化活性的NCs。本论文具体的研究内容如下：1.通过SiO_2包覆的CeO_2为牺牲模板实现苯胺的限域性聚合。CeO_2在酸性环境中较弱的溶解性可以慢慢释放高氧化电位的Ce4+,而具有多孔结构的SiO_2可以实现苯胺向壳内扩散以及Ce4+向壳外扩散的动态平衡,从而实现苯胺在壳内的限域性聚合。在实验中,我们探讨了SiO_2壳厚度、反应温度和苯胺浓度对形成蛋黄-蛋壳型结构的影响。处于SiO_2壳内的PANI具有良好的光热性质,我们将合成的PANI@SiO_2用于对典型抗癌药物5-氟尿嘧啶的药物装载以及光热释放。2.通过将限域在SiO_2壳内的PANI高温热解碳化,得到产物经浓碱水热刻蚀得到氮掺杂碳纳米粒子(C-NCNP)。在实验过程中,我们探究了不同煅烧温度对产物性能的影响,将合成的C-NCNP应用于电催化ORR性能的研究,得出900℃煅烧得到的C-NCNP-900催化活性最好。同时,我们也用同样方法合成了没有Si02壳保护的PANI并将其在900 ℃下煅烧得到NCNP-900,同样将其应用于电催化ORR,并与C-NCNP-900进行比较。
【关键词】：限域 聚苯胺 光热 氮掺杂碳 氧还原反应
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O633.21
【目录】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-9
• 第一章 引言9-28
• 1.1 聚苯胺纳米材料9-19
• 1.1.1 概述9
• 1.1.2 聚苯胺纳米材料的制备方法9-14
• 1.1.3 聚苯胺纳米材料的应用14-19
• 1.2 氮掺杂碳材料19-26
• 1.2.1 概述19-20
• 1.2.2 氮掺杂碳材料的制备方法20-24
• 1.2.3 氮掺杂碳材料的应用24-26
• 1.3 立题依据及主要工作26-28
• 第二章 苯胺限域性聚合法合成蛋黄-蛋壳型聚苯胺@二氧化硅纳米结构28-38
• 2.1 引言28-29
• 2.2 实验部分29-31
• 2.2.1 实验试剂29
• 2.2.2 实验仪器29
• 2.2.3 实验步骤29-31
• 2.3 结果与讨论31-37
• 2.3.1 蛋黄-蛋壳型PANI@SiO_2纳米结构的形成31
• 2.3.2 形貌表征31-32
• 2.3.3 结构表征32-33
• 2.3.4 扩散-聚合平衡机理的建立33-36
• 2.3.5 药物装载及光热释放应用36-37
• 2.4 结论37-38
• 第三章 以限域聚苯胺为前驱体合成氮掺杂碳材料及其氧还原性能的研究38-48
• 3.1 引言38-39
• 3.2 实验部分39-40
• 3.2.1 实验试剂39
• 3.2.2 实验仪器39
• 3.2.3 实验步骤39-40
• 3.3 结果与讨论40-47
• 3.3.1 形貌表征40-41
• 3.3.2 拉曼表征41-42
• 3.3.3 外光谱表征42
• 3.3.4 XPS表征42-44
• 3.3.5 氮气吸附脱附测试44-45
• 3.3.6 电化学测试45-47
• 3.4 结论47-48
• 参考文献48-53
• 在学期间公开发表论文及著作情况53-54
• 致谢54

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本文编号：584764