本文選題：聚苯胺 + SnO_2��； 參考：《武漢工程大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：本文利用水熱法,以SnCl4·5H_2O為原料,葡萄糖為形貌控制劑,制備出珊瑚狀SnO_2介孔材料,采用經(jīng)典的化學(xué)氧化聚合法合成了鹽酸摻雜聚苯胺,并以制備好的珊瑚狀SnO_2為模版進(jìn)行苯胺的原位聚合,合成出了三種SnO_2摻雜量不同的聚苯胺/SnO_2復(fù)合材料。通過FT-IR、XRD、FE-SEM、TEM、BET等測試手段對聚苯胺、珊瑚狀SnO_2及聚苯胺/SnO_2復(fù)合材料進(jìn)行了表征,并對聚苯胺/SnO_2復(fù)合材料在NH3、三甲胺、SO_2氣氛下的氣敏性能和作為超級電容器材料的電化學(xué)性能及電容特性進(jìn)行了研究。主要結(jié)論如下:1.復(fù)合材料的氣敏性能:所制備的SnO_2為四方晶系金紅石結(jié)構(gòu)。通過Willamson-Hall法評估,SnO_2的平均粒徑為10.6 nm。SnO_2材料的表面形貌類似于海底的珊瑚,深層為介孔結(jié)構(gòu),孔徑尺寸5.6 nm,材料的比表面積高達(dá)63.3m2/g。高比表面積和介孔結(jié)構(gòu)有利于氣體的吸附與脫附,因此以珊瑚狀SnO_2為模版制備出的復(fù)合材料具有較多的氣體分子通道及較大的比表面積。氣敏測試結(jié)果顯示,所制備的三種SnO_2摻雜量不同的聚苯胺/SnO_2復(fù)合材料當(dāng)中,聚苯胺與SnO_2的質(zhì)量比為70:30時,聚苯胺/SnO_2復(fù)合材料對NH3、三甲胺、SO_2的靈敏度與響應(yīng)恢復(fù)特性最好。因此我們將鹽酸摻雜聚苯胺與30%wt摻雜率的聚苯胺/SnO_2復(fù)合材料的氣敏性能進(jìn)行了對比測試。氣敏測試結(jié)果顯示,聚苯胺/SnO_2相對于鹽酸摻雜聚苯胺在室溫下對不同濃度氨氣及三甲胺的靈敏度均提高了1倍以上。其中聚苯胺在較低的200 ppm氨氣氣氛下的響應(yīng)時間為200 s以上且很難恢復(fù);而相同條件下的聚苯胺/SnO_2的響應(yīng)恢復(fù)速度較快,分別為60 s和500 s。于較高濃度的600 ppm氨氣中聚苯胺的響應(yīng)時間為150 s,恢復(fù)時間超過1000 s;而同等條件下聚苯胺/SnO_2的響應(yīng)恢復(fù)時間僅為40 s和540 s�？梢钥闯�,珊瑚狀SnO_2的加入提升了聚苯胺對于氨氣的氣敏性能,這與珊瑚狀SnO_2與聚苯胺產(chǎn)生的良好協(xié)同作用有關(guān)。聚苯胺/SnO_2復(fù)合材料在不同濃度的三甲胺中也展現(xiàn)出更好的響應(yīng)恢復(fù)性能。聚苯胺/SnO_2對200 ppm三甲胺的響應(yīng)時間為480 s,恢復(fù)時間為530 s;而聚苯胺在200 ppm的響應(yīng)時間為490 s,恢復(fù)時間在800 s以上。在較高濃度的600 ppm三甲胺中,聚苯胺/SnO_2與聚苯胺氣體傳感器的響應(yīng)時間接近,可聚苯胺/SnO_2的恢復(fù)速率更快。摻雜珊瑚狀SnO_2后的聚苯胺在室溫下對不同濃度SO_2的靈敏度增加明顯,在200 ppm SO_2下的靈敏度為1.6,在600 ppm SO_2下的靈敏度為5.7,而未摻雜時的靈敏度分別為1.2和2.2,同時聚苯胺/SnO_2復(fù)合材料靈敏度的時間穩(wěn)定性較鹽酸摻雜聚苯胺也有較大的提升。2.聚苯胺/SnO_2復(fù)合材料的電化學(xué)性能及電容特性:以珊瑚蟲形貌SnO_2為模版制備出聚苯胺/SnO_2復(fù)合材料擁有較高的比表面積及更多的分子通道,使復(fù)合材料與電解液的接觸面積更大的同時具有更多的電化學(xué)反應(yīng)活性點(diǎn),其儲能性能相對于聚苯胺也有了明顯的提高。利用循環(huán)伏安掃描、恒電流充放電及交流阻抗測試對材料的電化學(xué)性能及電容特性進(jìn)行表征。表征結(jié)果顯示,在0.15 A/g的電流密度下,珊瑚狀SnO_2摻入量相對于復(fù)合材料含量分別為15、30 wt%時,其比電容分別為385、440 F/g,高于聚苯胺的304 F/g,復(fù)合材料電極表面與電解液之間的電阻分別為2.5?、2.3?,低于聚苯胺的3.7?,同時復(fù)合材料的倍率特性和使用壽命也獲得明顯的增強(qiáng)。
[Abstract]:The gas - sensitive properties of polyaniline / SnO _ 2 composites were studied by means of FT - IR , XRD , FE - SEM , TEM and BET . The reaction time of polyaniline / SnO _ 2 composite was higher than that of polyaniline / SnO _ 2 composite . The sensitivity of polyaniline / SnO _ 2 composite was higher than that of polyaniline . The sensitivity of polyaniline / SnO _ 2 composite was higher than that of polyaniline .

【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB332

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本文編號：1739102