聚吡咯及其復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、聚吡咯是典型的導(dǎo)電高分子,最大的特點(diǎn)是環(huán)境穩(wěn)定性好、電導(dǎo)率高、合成容易,在高分子導(dǎo)線、電子和光學(xué)器件、化學(xué)傳感器、電致變色顯示器,防腐材料等功能材料和器件方面有許多潛在的應(yīng)用,因而成為導(dǎo)電高分子中最有應(yīng)用前景的聚合物之一。近年來(lái)的研究表明,聚吡咯的形貌與其性能有著密切關(guān)系,制備特定形貌聚吡咯對(duì)提高聚吡咯的性能有著非常重要的實(shí)際意義;聚吡咯/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料兼具聚吡咯和無(wú)機(jī)材料的特性,并能通過(guò)材料功能的復(fù)合,實(shí)現(xiàn)性能的互補(bǔ)與優(yōu)化,逐漸成為

2、聚吡咯的一個(gè)新的研究領(lǐng)域。
　　本論文采用化學(xué)氧化法成功合成聚吡咯(PPy)粉體材料,研究氧化劑種類、氧化劑濃度、聚合時(shí)間及聚合溫度、摻雜劑的種類對(duì)合成產(chǎn)物PPy導(dǎo)電率的影響,研究結(jié)果顯示隨著氧化劑用量或聚合時(shí)間的增加,PPy的導(dǎo)電率都是先增加后減小;以FeCl3為氧化劑時(shí),PPy導(dǎo)電率最大;低溫有利于PPy導(dǎo)電率的提高;摻雜劑陰離子的體積越大PPy的導(dǎo)電率越低。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),得到合成PPy最佳工藝條件為:以FeCl3為氧化劑

3、, PPy與FeCl3摩爾比為1:1,在0℃冰水浴條件下反應(yīng)6小時(shí),其電導(dǎo)率可達(dá)到0.0842 S/cm。
　　采用十六烷基溴化銨(CTAB)、十二烷基苯磺酸(DBSA)、十二烷基硫酸鈉(SDS)三種表面活性劑形成的有序聚集體為軟模板,過(guò)硫酸銨(APS)為氧化劑,在0℃冰水浴條件下制備導(dǎo)電聚吡咯(PPy)?？疾旎钚詣┑姆N類、用量對(duì)聚吡咯形貌的影響。結(jié)果表明,采用不同的表面活性劑,所制得的聚吡咯的形貌不同,模板的濃度對(duì)形成的聚吡咯的

4、形貌也有一定影響。從SEM圖看出,采用陽(yáng)離子活性劑CTAB制得的聚吡咯為棒狀結(jié)構(gòu),隨著表面活性劑濃度的減少,棒狀結(jié)構(gòu)變規(guī)整;采用陰離子活性劑DBSA制得的聚吡咯為球狀結(jié)構(gòu),隨著表面活性劑濃度的減少,聚吡咯顆粒變細(xì)小;采用陰離子活性劑 SDS制得的聚吡咯隨著表面活性劑用量的減少?gòu)膲K狀發(fā)展為棒狀直至線狀。對(duì)不同活性劑制備的聚吡咯做導(dǎo)電率分析,聚吡咯的導(dǎo)電率均隨著活性劑用量的減少先增大后減小,當(dāng)以CTAB為模板,n(CTAB):n(PPy)=

5、0.2時(shí)合成的聚吡咯導(dǎo)電性能最好。通過(guò) XRD圖譜分析,得出添加表面活性劑會(huì)影響聚吡咯的結(jié)晶度,使非晶態(tài)的聚吡咯能夠短程有序,其中添加CTAB的效果比較明顯。
　　采用預(yù)處理乳液聚合法制備了PPy/TiO2復(fù)合材料。用紫外可見光分光計(jì)研究了復(fù)合材料的光電性能,同時(shí)降解甲基橙實(shí)驗(yàn),考察了PPy/TiO2納米復(fù)合粒子的光催化活性。硅烷偶聯(lián)劑KH570對(duì)二氧化鈦進(jìn)行表面預(yù)處理后,納米TiO2粒子的團(tuán)聚現(xiàn)象有了明顯改善,紫外可見光漫反射吸

6、收光譜表明,改性二氧化鈦的禁帶寬度比未改性的二氧化鈦窄。光催化降解甲基橙實(shí)驗(yàn)表明,改性二氧化鈦的光降解性能高于未改性的二氧化鈦。通過(guò)微乳法制備PPy/TiO2復(fù)合粒子,UV-Vis吸收光譜表明,吡咯的存在拓寬了二氧化鈦整個(gè)體系的光譜響應(yīng)范圍,PPy/TiO2復(fù)合粒子可以吸收可見光范圍的光,隨著合成過(guò)程中Py與TiO2物質(zhì)的量比的增大,復(fù)合微粒的禁帶寬度逐漸降低。光催化降解甲基橙實(shí)驗(yàn)表明,PPy/TiO2復(fù)合粒子的光催化降解性能比TiO2