文档介绍：沈阳建筑大学
硕士学位论文
碳纳米管/聚苯胺复合材料的染料吸附和电化学性能研究
姓名:吴文栋
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:曾尤
2011-03
IV Abstract 硕士研究生学位论文
摘要

聚苯胺(PANI)具有良好的酸掺杂/碱脱掺杂特性、可逆的氧化还原特性和较好的环
境稳定性,与水中的染料之间存在较强的吸引力,可以有效地应用于污水中的染料吸附。
但是,在应用过程中,PANI 的紧密堆积和比表面积低等因素使得其吸附效率较低,尤其
当染料溶液浓度较高时,PANI 的吸附效果显著下降,极大地限制了其在污水处理中的应
用效果。因此,Ts)长径比高和比表面积大的优势,采用界
面聚合合成工艺,制备得到具有多层次孔结构的碳纳米管/T/PANI)复合材料,
增大了 PANI 与染料间的有效接触面积,显著提高了对染料的吸附容量和吸附效率。
采用电子扫描电镜(SEM)和 X 射线衍射(XRD)T/PANI 复合物的微观形貌
和结构,观察到其具有显著的多层次孔隙结构,Ts 发生缠绕和卷曲,构成
多孔的网络支撑骨架,而 PANI Ts 表面形成多孔的复合材料。我们进而测试了
CNT/PANI 复合物对水中孔雀石绿(MG)染料的吸附性能。实验结果表明,Ts 显
著提高了 PANI 复合物对 MG 的吸附容量和吸附效率,当 MG 初始浓度为 16mg/l时,其吸
附率提高了 15%。这种高的吸附效率归因于复合物的多层次孔隙结构和高的比表面积。同
时,我们观察到 MG 的初始浓度对吸附容量和吸附效率有较大影响,即随着初始浓度的增
大,其吸附量增加,但吸附率下降。此外,通过对吸附动力学和吸附等温线理论分析,发
T/PANI 复合材料的吸附过程较好地符合 Pseudo-second-order 模型,其等温吸附曲线
可以用 Langmuir 模型解释。
另外,T/PANI 复合材料的电化学性能。采用
三电极测试体系测试了复合材料的循环伏安、交流阻抗曲线。结果表明复合材料的比容量
达 ,比纯 PANI 的比电容 %;T/PANI 复合物的电荷转
移阻抗降低,加速了 PANI 发生氧化还原反应的进程,具有较好的超级电容器特征。
综上所述,T/PANI 复合物具有多层次孔隙结构,极大地提
高了对水中染料的吸附容量和吸附效率。T/PANI 复合物具有较
好的电化学性能。从而界面法合成的碳纳米管/聚苯胺复合材料有望在污水吸附材料和超级
电容器电极材料等领域得到开发和应用。

关键词:聚苯胺;碳纳米管;复合材料;包覆;吸附性能;循环伏安性;交流阻抗法
硕士研究生学位论文 Abstract V
Abstract

Polyaniline (PANI) exhibits good acid-doping/base-dedoping, reversible redox property,
high environmental stability, and strong interactions with dyes in aqueous solution, revealing a
great potential for the PANI to be utilized as absorbents in wastewater treatments. However, the
dye adsorption efficiency of PANI is rather low due to pact accumulations and low
specific surface area, which greatly limits the application of PANI in wastewater retreatment. in
this dissertation, our objective is to improve the dye Adsorption capacity of absorbents by
introducing carbon nanotubes (CNTs) into PANI matrix and forming a multi-scale porous
structure of T/posites.
T/posites were prepared by static interfacial polymerization and
characterized by scanning electron microscopy (SEM) and X