界面聚合法制備聚吡咯薄膜及其增長機理研究.pdf

1、導電聚合物聚吡咯具有成本低、環(huán)境友好、容量高和安全性高等優(yōu)點，廣泛應用于超級電容器電極材料、電磁屏蔽和金屬防腐等技術領域。目前關于聚吡咯聚合方法的研究很多，但是聚吡咯增長機理的研究卻較少。因此探索聚吡咯薄膜的增長機理并尋求恰當?shù)木酆蠗l件與方法是很有必要的。
　　本文采用界面聚合法制備聚吡咯薄膜，在0℃條件下，引入相轉移催化劑(PTC)，通過對聚吡咯各項性能的表征，研究界面聚合聚吡咯薄膜水、油兩相增長機理，解釋水相典型形態(tài)珊瑚狀聚吡

2、咯的增長機理，并針對聚吡咯在油相的增長過程，提出基于缺陷尺寸控制下的成核增長方式。同時，添加二元非離子型表面活性劑，改變濃度和配比調節(jié)相界面表面活性，研究其對聚吡咯形貌及性能影響。研究表明：
　　吡咯單體在水相中成核并增長成為顆粒狀聚吡咯之后，由于其密度大于水的密度而小于氯仿，在界面處會發(fā)生沉積。繼而顆粒在界面發(fā)生二次增長，出現(xiàn)顆粒之間“橋接”時，會在“橋接”之后繼續(xù)進行二次增長，實現(xiàn)顆粒在界面處的“融合”，形成二維網(wǎng)狀的聚吡咯顆

3、粒堆積，并最終成長為完整的聚吡咯薄膜。近油相一側，當不添加PTC時，得到的聚吡咯薄膜比較光滑。隨著PTC引入并不斷增加其濃度，聚吡咯薄膜出現(xiàn)清晰的“凸起”結構，進而演變?yōu)榕轄罱Y構。當PTC通過兩相界面的“微通道”時，夾帶氧化劑Fe3+吹入油相形成微泡，繼而誘發(fā)吡咯單體以微泡為軟模板，進行聚合；隨著PTC用量增大，囊泡不斷地被吹大，導致破裂，囊泡結構變得不完整，膜表面形成多層結構。
　　二元非離子型表面活性劑復配，在電化學性能方面加

4、和增效作用并不突出，但顯著改變了聚吡咯微觀形貌。在親水親油平衡值(HLB)值較低時，聚吡咯顆粒相互纏結交織在一起，形成孔洞型三維網(wǎng)狀結構；隨著HLB值的增加，聚吡咯顆粒變得更加均勻和蓬松，直到形成后來的類“水藻”結構。電化學測試發(fā)現(xiàn)，當復配表面活性劑添加量為1.23g/L Span-80和0.77g/L OP-10，體系HLB值為8.0時，可以獲得具有最佳比電容值(112.57F/g)的聚吡咯膜，其微觀形貌規(guī)整，孔徑較小呈孔洞型三維網(wǎng)狀