基于聚苯胺(PANI)的多級(jí)氮摻雜碳復(fù)合材料的合成與應(yīng)用研究.pdf

1、碳納米材料因具有形貌可控、性能優(yōu)越等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如電化學(xué)、催化、傳感、吸附等。研究證明，通過對(duì)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(jià)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

2、的有效方法之一。其中，PANI因具有含氮豐富、形貌可控、價(jià)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(jí)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(jí)氮摻雜碳納米纖維的制備及其在超級(jí)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(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便易行，材料結(jié)構(gòu)新穎，為一維多級(jí)且表面長(zhǎng)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

3、度，可以對(duì)材料的孔隙結(jié)構(gòu)、比表面積、氮元素的相對(duì)含量以及氮的種類進(jìn)行可控調(diào)節(jié)。電化學(xué)測(cè)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(jiǎn)便易行，氮源（PANI）價(jià)廉易得，一維多級(jí)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)。
　?。?）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(duì)AA、DA、UA進(jìn)行檢測(cè)
　　抗壞血酸（AA）、多巴胺（

4、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(duì)AA、DA、UA進(jìn)行高效的檢測(cè)對(duì)人體健康具有非常重要的意義。我們將 PANI所形成的多級(jí)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(jí)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(duì)材料的結(jié)構(gòu)和組分進(jìn)行可控調(diào)節(jié)。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，該材料對(duì)AA、DA、UA的氧化存在優(yōu)異的催化性能。NiCo-