现在是:
 设为首页   加入收藏
 
化学化工学院
 首页 | 学院概况 | 师资队伍 | 人才培养 | 学科科研 | 重点实验室 | 党的建设 | 学生工作 | 招生信息 | 学院新闻 | 通知公告 | 成果展示 
-更多-
 
当前位置: 首页>>学院新闻>>正文
 
陈志敏教授研究团队研究成果在《Journal of Materials Chemistry A》上发表
2017-12-08 14:03 徐英明  审核人:

2017年11月06日,化学化工与材料学院陈志敏教授研究团队在The Royal Society of Chemistry出版的《Journal of Materials Chemistry A》上发表了题为“Phthalocyanine-mediated non-covalent coupling of carbon nanotubes with polyaniline for ultrafast NH3 gas sensors的研究论文。

 

氨气(NH3)具有低密度、易挥发的特性,一旦发生泄漏,大面积区域将被污染,因此研制具有快速响应能力的NH3传感材料成为了气体传感领域的重要课题之一。近年来,由于碳纳米管(CNT)和聚苯胺(PANI)独特而理想的理化性质与结构,使得它们在NH3传感领域中占有重要的地位。然而独立作为气敏材料时,它们又都存在很多不足。将二者复合制备新型CNT-PANI复合材料是提升气敏性能的一个重要途径,但如何有效地使二者在空间结构上牢固结合,同时保留它们优异的理化性质,使之能够实现快速和灵敏的NH3气体检测仍然具有巨大的挑战性。

 

面对上述科研难题,黑龙江大学陈志敏教授科研团队首次提出以四-β-羧基酞菁钴(TcPcCo)作为粘合剂”来制备非共价型的聚苯胺/碳纳米管复合材料的新思路,该方法首先借助π-π作用将TcPcCo均匀的包裹在多壁碳纳米管(MCNT)的表面,然后利用苯胺单体与TcPcCo所含有的-COOH之间的酸碱作用,促使苯胺在MCNT表面聚合,形成紧密的PANI包裹MCNT结构(MCNT@PANI)。由于耦合了TcPcCo对氨气的优异的选择能力、PANI的强吸附能力和MCNT良好的导电性和稳定性,使得所制备的复合材料对NH3表现出优异敏感性能。室温下,MCNT@PANI复合材料对NH3具有非常快的响应和恢复速度(~ 5.0 s / 12.0 s),同时具有较高的灵敏度(对100 ppm NH3,响应值可达141.0 %)和优异的稳定性。进一步的研究表明,除了作为MCNT和PANI复合的“粘合剂”以外,TcPcCo还提供了丰富的活性位点去吸附/捕获NH3,从而在MCNT@PANI复合材料暴露于NH3时,能够促进MCNT表面的PANI的分子结构进行深层次的转化,进而提高材料的NH3传感能力。该工作提供了一种基于非共价作用将MCNT与PANI进行复合的新策略,有望促进具有快速响应能力的NH3气体传感器的发展,也在其他领域存在应用价值。

 

该项研究得到国家自然科学基金(21573062和51002046),黑龙江省留学人员自然科学基金(LC2012C02),黑龙江省高校基本科研业务费黑龙江大学专项资金项目(HDJCCX-201606和HDRCCX-2016Z02)和黑龙江大学杰出青年科学基金(JCL201501)的支持。论文第一作者为化学化工与材料学院无机化学专业在读博士研究生吴昊,陈志敏教授和任志宇教授为通讯作者,黑龙江大学为独立完成单位。

Effective integration of carbon nanotubes with polyaniline for rapid and sensitive NH3 detection is achieved via tetra-β-carboxyphthalocyanine cobalt(II) (TcPcCo) mediated non-covalent coupling. With the promotion of TcPcCo, the 3D network hybrids appear unexpectedly attractive as robust room-temperature NH3-sensing materials, in term of the ultrafast response/recovery speed, superior selectivity and remarkable stability.

H. Wu, Z. M. Chen, J. L. Zhang, F. Wu, C. Y. He, Y. Q. Wu and Z. Y. Ren, Phthalocyanine-mediated non-covalent coupling of carbon nanotubes with polyaniline for ultrafast NH3 gas sensors. J. Mater. Chem. A, 2017, 5, 24493-24501, DOI: 10.1039/C7TA07443C. http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/ta/c7ta07443c#!divAbstract

关闭窗口
学科科研 | 重点实验 | 学院概况

Copyright © 2015 黑龙江大学化学化工与材料学院  All Rights Reserved
地址:黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路74号 联系电话:86608616 邮政编码:150080 技术支持:黑龙江大学信息与网络建设管理中心