1 上海理工大学上海 200093
2 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
3 上海科技大学上海 200031
以衣康酸（IA）作为第二单体，采用水相沉淀聚合法制备出IA含量不同的聚丙烯腈（PAN）粉末，在室温及空气气氛中对衣康酸丙烯腈共聚物（P(AN-co-IA)）粉末进行电子束辐照（EB）处理，吸收剂量为25~200 kGy。通过傅里叶红外光谱仪对P(AN-co-IA)进行化学结构表征，通过差示扫描量热仪及热失重分析仪研究IA含量对PAN环化的影响，及辐照对P(AN-co-IA)粉末热性能的影响。结果表明，EB改性通过自由基机制促进了PAN的环化反应，使其在较低温度下发生；引入IA改性PAN则通过离子机制引发环化反应。两种改性方法对环化的促进作用可以叠加，有协同作用，但随着吸收剂量和IA含量的增加，这种协同作用效果逐渐减小。定义吸收剂量每增加10 kGy，P(AN-co-IA)放热焓的减少量为影响系数，吸收剂量小于100 kGy时，电子束辐照对P(AN-co-IA)放热焓的减少有显著影响，但其影响随着吸收剂量的增加而快速减小，超过100 kGy后，影响系数的减小趋势开始变缓和。
聚丙烯腈 电子束辐照 衣康酸 环化反应 协同作用 Polyacrylonitrile Electron beam irradiation Itaconic acid Cyclization reaction Synergism 辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(5): 050203
1 中国科学院山西煤炭化学研究所，太原 030001
2 省部共建煤炭高校利用与绿色化工国家重点实验室，宁夏大学化学化工学院，银川 750021
3 中国科学院大学，北京 100049
作为一种富氮碳源，聚丙烯腈历来被作为生产炭材料的重要原料。但是聚丙烯腈直接炭化会导致其烧结不利于后续深度活化。通过干法球磨石墨烯和聚丙烯腈复合原料，结合稳定化和KOH活化，制备了杂化多孔炭，并系统研究了石墨烯和聚丙烯腈配比及后活化处理对杂化多孔炭性能的影响。结果表明：石墨烯的存在有利于高能球磨过程中热量地快速扩散，有效避免了聚丙烯腈的烧结；而聚丙烯腈进一步抑制了石墨烯片层的团聚，使石墨烯/聚丙烯腈复合前驱体呈现蓬松的粉体结构，利于碱的深度活化。同时，石墨烯在多孔炭结构中形成的三维柔性导电网络便于电荷地快速转移。由于其发达的孔、大的比表面积、优异的导电性以及氮/氧杂原子诱导的赝电容，所制备的杂化多孔炭用作超级电容器电极材料时，在水系和有机系电解液中均表现出了优异的电化学性能。尤其是，优化的HPC-4复合炭材料用作超级电容器的电极时，在1 mol/L四乙基四氟硼酸铵有机电解液中，当功率密度为337.5 W/kg时，能量密度可达30.38 W?偸h/kg。该工作为面向高功率兼高能量超级电容器电极材料的开发提供了一种简易且高效的制备策略。
石墨烯 聚丙烯腈 球磨 杂化多孔炭 超级电容器 graphene polyacrylonitrile ball milling hybrid porous carbon supercapacitor
昆明理工大学材料科学与工程学院, 云南 昆明 650093
石墨质碳质材料因具有良好的电学、 力学、 热学性能而在电子设备, 复合材料, 电池, 传感器中得到广泛应用, 但针对生产能耗高, 污染大, 成本高, 不可控等现状是急需解决的核心问题。 因此, 通过使用较简单和成本低的制造技术在纳米级器件中获得石墨碳结构的方法是一个有吸引力的探索领域。 表面等离激元技术因具有环境友好、 能耗低等优点而受到广泛关注, 利用等离激元技术诱导大分子链状聚合物石墨化就是一种具有广阔前景的制备技术, 而Cu作为贱金属具有产量高, 价格便宜等优势。 基于表面等离激元技术, 利用激光辐射粗糙Cu表面上的聚丙烯腈(PAN)+碳纳米管(CNT), 而使聚丙烯腈在金属表面被石墨化。 通过改变基底刻蚀时间、 退火温度、 退火时间、 激光强度系统地研究了PAN/Cu和PAN+CNT/Cu得到最佳石墨化条件。 实验结果表明: 以PAN作为探针分子, 在2.5 mol·L-1硝酸刻蚀15min的铜基底上, 观察到了增强因子为1.39×104的表面增强拉曼散射(SERS)效应。 通过使用拉曼激光作为光源, 在退火温度为140 ℃时, 可以观察到石墨化的PAN分子结构缺陷较少, 碳氮三键消失, 其ID/IG可达1.160 8。 CNT进一步用于改变粗糙铜基底的光催化性能, 我们使用硝酸改性的多臂碳纳米管(MWCNT)与PAN结合对催化系统进行改进, 当掺入2%CNT后, 通过表面等离激元PAN可以在40 ℃的条件下实现石墨化, 其ID/IG达到0.942 1, 并且激光的引入大大提高了石墨化位点的可控性, 将其归因于激光照射下铜表面产生的热电子对PAN的催化作用, 并提出可能存在两种催化和石墨化的机制, 一种为热电子通过CNT使PAN石墨化, 另一种为热电子通过CNT作用于PAN附近的O2, 通过·使PAN石墨化。
聚丙烯腈 表面等离激元 石墨质碳质材料 表面增强拉曼散射 Polyacrylonitrile Surface plasmon Graphite carbonaceous material Surface enhanced Raman scattering 光谱学与光谱分析
2022, 42(9): 2983
1 大连工业大学 纺织与材料工程学院, 辽宁 大连 116034
2 大连工业大学 信息科学与工程学院, 辽宁 大连 116034
通过苯甲酸和1,10-菲啰啉为配体合成Eu(BA)3Phen三元配合物, 并利用静电纺丝技术制备了以聚丙烯腈聚合物为载体的荧光纳米纤维.采用扫描电子显微镜、荧光和绝对光谱测试分别对其微观形貌和荧光特性进行研究.测试与分析结果表明, Eu(BA)3Phen配合物掺杂聚丙烯腈纤维直径约为200 nm, 直径均匀且取向随机.在中波紫外辐射下, 纳米纤维呈现出明亮的红色荧光.随着Eu(BA)3Phen配合物掺杂量的增加, 配体到稀土离子之间能量传递更有效, 使得纳米纤维的发光强度显著增强.在电功率为115.61 mW的308 nm中波紫外发光二极管激发下, 1 wt%、2 wt%和4 wt% Eu(BA)3Phen掺杂聚丙烯腈纳米荧光纤维总的发射光子数分别为25.71×1011、61.50×1011和106.12×1011 cps, 其中Eu3+的5D0→7F2跃迁发射的光子数分别高达15.98×1011、41.21×1011和70.76×1011 cps.纤维中Eu3+在5D0→7F2发射的最大受激发射截面为4.12×10－21 cm2, 呈现出纳米荧光纤维较强的光辐射能力.光谱参数的绝对化表征表明Eu(BA)3Phen掺杂聚丙烯腈纳米纤维光子转换的高效性, 展示了其作为紫外-可见光转换层在柔性太阳能电池增感领域广阔的应用前景.
聚丙烯腈 纳米纤维 荧光定量 光子转换 Eu(BA)3 Phen Eu(BA)3Phen Polyacrylonitrile Nanofibers Fluorescence quantification Photon conversion 光子学报
2018, 47(11): 1116002
1 兰州交通大学 光电技术与智能控制教育部重点实验室, 甘肃 兰州 730070
2 兰州工业学院 土木工程学院, 甘肃 兰州 730050
3 兰州工业学院 电气工程学院, 甘肃 兰州 730050
钙钛矿薄膜形貌的控制是一个提高太阳能电池能量转换效率的关键问题, 而引入添加剂是解决这一问题的一种有效而简便的方法。利用聚丙烯腈(PNA)作为CH3NH3PbI3前驱体溶液溶剂添加剂, 通过其浓度可以调控钙钛矿薄膜结晶和表面的覆盖率。本文通过SEM、XRD以及UV-Vis研究了PNA掺杂CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜后的表面形貌、结晶度和光学性能的变化。结果表明, 通过添加少量的PNA可以优化钙钛矿薄膜的性能, 其强烈影响薄膜的结晶过程, 有助于形成均匀连续的薄膜, 减少针孔, 从而增强了钙钛矿层的覆盖率和光吸收。当PNA 的含量为1%(质量分数)时, 钙钛矿太阳能电池的各项性能最佳, 能量转换效率达到了8.38%。与未加PNA 的电池效率(1.31%) 相比, 提高了540%。这些结果表明, PNA可以有效调控钙钛矿薄膜的晶体生长和薄膜形貌, 在钙钛矿太阳能电池的大规模生产过程中是一种可以改善钙钛矿薄膜质量的有效添加剂。
聚丙烯腈 添加剂 晶体生长 钙钛矿太阳能电池 polyacrylonitrile additive crystal-growth perovskite solar cells
吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室, 吉林 长春 130012
利用静电纺丝技术制备了一种聚丙烯腈/银纳米粒子复合纳米纤维的表面增强拉曼光谱基底.通过调节聚丙烯腈溶液的浓度可得到不同直径、不同厚度的纤维薄膜,将聚丙烯腈的N,N-二甲基甲酰胺溶液与硝酸银溶液混合得到聚丙烯腈/Ag种子溶液,然后利用静电纺丝技术制备聚丙烯腈/Ag种子/AgNO3复合纳米纤维;加入AgNO3并利用水合肼二次还原后可制备适合拉曼检测的聚丙烯腈/Ag纳米粒子复合纤维膜,聚合物纤维表面和内部的金属纳米粒子的密度可调节.通过调节不同的纳米粒子的密集程度,可构筑出具有较高的电磁场增强效果的特殊的“热”结构(高局域强电磁场的亚波长区域).而聚合物纤维内部的银纳米粒子可通过溶胀作用吸附更多的探针分子,提高拉曼检测的灵敏度.该基底有很好的SERS信号,并且可大规模制备。
静电纺丝 聚丙烯腈 银纳米粒子 表面增强拉曼(SERS) Elelctrospinning Polyacrylonitrile Ag nanoparticle Surface enhanced Raman scattering 光谱学与光谱分析
2015, 35(7): 1899
新疆大学石油天然气精细化工教育部和自治区重点实验室、化学化工学院, 新疆 乌鲁木齐 830046
以γ-氯丙基三氯硅烷为架桥剂修饰天然沙粒表面使沙粒表面引入架桥基团, 然后其为支撑体, 以丙烯腈为功能单体、偶氮二异丁腈为引发剂、二乙烯苯即为骨架单体又为交联剂, 制备了聚丙烯腈接枝于天然沙粒表面的聚丙烯腈/天然沙粒复合材料(简称复合材料)并通过红外光谱和扫描电镜对复合材料进行表征;红外光谱图中均有分别来自沙粒、功能单体和交联剂的硅羟基、腈基和苯环的特征吸收峰, 在复合材料切面扫描电镜图中出现具有不同致密度的两相及其紧密结合体, 证明得到了二乙烯苯交联聚丙烯腈 /天然沙粒复合材料;然后, 复合材料为填充物制备了分离富集微柱, 将微柱与火焰原子吸收法(FAAS)联用, 以FAAS为检测手段, 采用动态吸附, 观察了复合材料对有毒重金属离子的吸附性, 结果表明, 其对Pb2+的吸附远远大于对其他重金属离子的吸附, 因此, 主要研究了复合材料对Pb2+吸附性;在室温下, 溶液pH和上样流速分别为5.4和4 mL·min-1时, 复合材料对Pb2+的饱和吸附容量可达到62.9 mg·g-1;以0.5 mol·L-1盐酸溶液作为解吸剂对吸留在复合材料中的铅离子进行解吸, 解吸液流速为6 mL·min-1时解吸率可达96%。
聚丙烯腈/天然沙粒复合材料 铅离子 火焰原子吸收光谱法 吸附 Polyacrylonitrile/natural sand composite materials Lead ions Flame atomic absorption spectrometry
东南大学 生物科学与医学工程学院， 生物电子学国家重点实验室, 南京 210096
对惯性约束聚变靶用聚合物微胶囊的制备方法进行了研究，设计了一种基于双T型结构的微通道乳化装置，用于制备稳定的双重乳液。使用玻璃毛细管作为中间相溶液的微通道，可以提高三相流速的调节范围，从而加大乳液尺寸分布范围。三相溶液密度差异小，因此乳液的同心度可以逐渐自发调整。通过调节不同的固化转速，发现在55 r/min下微球的同心度达到最佳，超过98.7%。使用扫描电镜对靶丸进行形貌和X射线能量色散谱分析表明，超临界干燥方法可以同时满足去除内部溶剂和保持靶丸结构不受破坏的要求。最终成功制得了粒径300～1000 μm、壁厚20～300 μm的聚丙烯腈空心微胶囊。
惯性约束聚变 聚丙烯腈 靶丸 微流控 超临界干燥 inertial confinement fusion polyacrylonitrile microcapsules microfluidic supercritical drying
新疆大学化学化工学院, 新疆 乌鲁木齐830046
采用悬浮聚合法以丙烯腈和二乙烯苯交联合成聚丙烯腈聚合物微球, 以原子吸收光谱(AAS)法研究了它对重金属离子的吸附性能, 实验结果表明, 聚丙烯腈聚合物对Cu2+, Pb2+, Cd2+和Zn2+具有不同程度的吸附容量; 酸度、 吸附时间、 离子浓度和温度等对其吸附性能均有一定的影响。 以AAS法确定聚丙烯腈聚合物的最佳吸附条件; 其对金属离子的最佳吸附容量出现在溶液pH值为5～6范围内, 静态吸附时间达到1.5～2 h时吸附基本达到平衡, 室温下, 吸附容量较大, 温度高于40 ℃时吸附容量逐渐降低, 因此选择室温为最佳吸附温度。 在最佳吸附条件下聚合物对Cu2+, Pb2+, Cd2+和Zn2+的吸附容量(mg·g-1)分别达到26.6, 45.2, 39.7和32.5。 吸附时间为1.5～2 h时吸附率分别达到83.6%, 87.1%, 85.3%和86.7%。 在5 h以上时吸附率可达到96%。 选用0.1 mol·L-1盐酸溶液作为解吸剂洗脱金属离子, 解吸率可达到95%。 同时还探讨了聚合物的吸附作用机理。
聚丙烯腈聚合物 吸附性 重金属离子 原子吸收光谱法 Polyacrylonitrile Adsorption Heavy metal Atomic absorption spectrometry 光谱学与光谱分析
2010, 30(4): 1113
1 河南大学物理系,开封,475001
2 中国科学院物理研究所,北京,100080
本文主要利用Raman光谱对由丙烯碳酸酯(PC)/聚丙烯腈(PAN)/双三氟甲基碘酸酰亚胺锂(LiTFSI)组成的锂离子电池聚合物电解质进行了研究,通过研究发现:Li+离子与PC的缔合和PC对TFSI-阴离子结构的影响导致了Li+-PC-TFSI-离子团的生成.而在所有的PC分子和盐发生缔合之前,PAN却不能溶到PC中.一旦PAN开始溶于PC,电解质内与PC相关的微观结构将不再随盐的浓度的增加而改变.但Li+离子与PAN之间的作用却显得异常激烈.
拉曼 聚合物电解质 丙烯碳酸酯 聚丙烯腈 双三氟甲基磺酸酰亚胺锂 缔合 Polymer electrolyte Polyacrylonitrile Propylene carbonate Lithium bis（trifluoromethane sulfone imide Raman IR
