聚苯胺及聚苯胺-納米金復(fù)合材料制備的研究.pdf

1、導(dǎo)電高分子中，由于聚苯胺（PANI）具有合成工藝簡單、環(huán)境穩(wěn)定性高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、電導(dǎo)率可控性、獨特的電化學(xué)性能、和可逆的摻雜/去摻雜機理等特點，而被廣泛的研究。但是，用一般化學(xué)法聚合的聚苯胺由于在普通溶劑中難溶和難熔而可加工性能差，成為加速聚苯胺實用化進程的主要障礙。而乳液聚合過程易于控制、無散熱和粘連等問題,所得聚苯胺分子量高、分布窄。且在許多情況下乳液聚合的產(chǎn)物無需進一步分離，就可被直接利用。
　　近年來，因為金屬納米粒子具

2、有獨特的光學(xué)、催化性和電荷貯存能力,再加上聚苯胺環(huán)境穩(wěn)定性高、電導(dǎo)率可控性、獨特的電化學(xué)性能，金屬納米粒子結(jié)合導(dǎo)電聚苯胺形成的復(fù)合材料也越來越引起人們的關(guān)注。其中，聚苯胺-金（PANI-Au）復(fù)合材料，特別是聚苯胺-納米金復(fù)合材料（PANI-AuNPs）還具有特殊的電荷傳遞性和在金表面自發(fā)的形成巰基單分子層的能力，而在傳感器和微電子裝置中有很大的運用潛力。
　　本論文首先利用石英晶體微天平（QCM）技術(shù)研究了聚苯胺乳液聚合和聚苯胺

3、-納米金復(fù)合材料制備的動力學(xué)。以(NH4)2S2O8（APS）為氧化劑，十二烷基苯磺酸（DBSA）同時為乳化劑和摻雜劑，采用乳液聚合方法制備聚苯胺，通過研究PANI在QCM金電極上沉積形成膜的動力學(xué)，從而研究了聚苯胺膜形成的動力學(xué)過程。結(jié)果表明：反應(yīng)對APS是0.5級，對苯胺是1級，反應(yīng)速率隨溫度的升高而增加，產(chǎn)量卻減小，從而得出表觀活化能 Ea=41.15 kJ/mol；隨著DBSA濃度的增加，聚苯胺生成速率減小，而產(chǎn)量增大。再通過Q

4、CM與UV-Vis光譜技術(shù)進行比較，初步推斷出乳液聚合的動力學(xué)過程與膜的形成情況是相符的。
　　其次，以氯金酸（HAuCl4）為氧化劑，苯胺（An）為還原劑在HCl溶液中通過雙原位合成法制備聚苯胺-金復(fù)合材料，用QCM實時監(jiān)測復(fù)合材料在其金電極上形成復(fù)合膜的過程，研究了膜形成的動力學(xué)，并用SEM對膜的形貌進行了表征，結(jié)果表明：反應(yīng)對氧化劑為0.5級，對苯胺為1.5級；反應(yīng)速率隨溫度的升高而增大，隨HCl濃度增大而減?。粡亩贸霰碛^

5、活化能 Ea=40.32 kJ/mol；形成的納米金均勻的分散在膜的表面和內(nèi)部，粒徑約為400nm。同時與反應(yīng)的實時UV-Vis光譜表征進行了比較，從而得出復(fù)合膜形成的動力學(xué)結(jié)果，并初步推斷出復(fù)合材料制備的動力學(xué)結(jié)果與膜的形成是基本相同的。
　　最后，同時利用QCM和UV-Vis光譜技術(shù)研究了聚苯胺/納米金復(fù)合材料原位氧化聚合方法中納米金對聚合反應(yīng)的影響。這里，利用雙氧水既作為氯金酸的還原劑同時又作為苯胺的氧化劑來制備聚苯胺/納米