電磁功能化導電聚合物的制備及其結構表征.pdf

1、導電聚合物因其主鏈的高度共軛結構、結構多樣化、可調(diào)的電導率以及可加工性等特點受到科學家的廣泛關注。尤其是導電聚合物微/納米結構成為納米結構和納米技術領域的研究熱點，而通過與無機納米粒子復合使導電高聚物納米材料多功能化又是導電聚合物微/納米結構研究領域的熱點。電磁功能化的導電聚合物具有特殊的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，得到了廣泛的研究。本論文首先采用“無模板”法進行3，4-聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)微/納米結構的研究，并在此工作基礎上通過“化學

2、一步法”，將導電聚合物的氧化聚合和磁性氧化鐵的制備有機結合，成功合成了導電聚合物聚合物/γ-Fe2O3微/納米結構，解決了磁性納米粒子的分散性問題。主要取得了以下研究結果：
　　 1.通過“化學一步”法，將γ-Fe2O3的制備過程與吡咯的聚合氧化同時進行，成功地得到了高電導率的聚吡咯(PPy)/γ-Fe2O3微/納米復合物，大大簡化了實驗步驟。實驗過程中發(fā)現(xiàn)，摻雜劑TsOH/吡咯(Py)的摩爾比對產(chǎn)物的形貌，電導率以及磁性均具有

3、重要影響。產(chǎn)物是分散均勻的微/納米球，其平均直徑140-250nm。當TsOH/Py=2時，其電導率達到最大值42.86S/cm。產(chǎn)物的磁性隨著TsOH的量的增大而減小，當TsOH/Py=0.1時，飽和磁矩最大值達到2.Oemu/g。其它的酸（全氟辛酸、三氟乙酸、磷酸和乙酸）做摻雜劑對產(chǎn)物的形貌均是分散均勻的微/納米球，其平均直徑在79～90nm，電導率在20～30S/cm之間。在反應過程中可以通過改變反應物中FeCl3.6H2O和Fe

4、Cl2.4H2O的用量來分別改變產(chǎn)物的電學和磁學性能。
　　 2.采用“無模板”法，考察不同種類的氧化劑對制備PEDOT的影響。發(fā)現(xiàn)氧化劑FeCl3.6H2O的氧化效果最好，并且其用量對產(chǎn)物的形貌及其導電率有很大影響。FeCl3.6H2O的用量為7.58g時，成功制備了PEDOT微/納米結構。同時，還考察了不同表面活性劑對PEDOT微/納米結構的影響，發(fā)現(xiàn)十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、辛基苯酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)

5、、萘磺酸鈉(NaANS)作為表面活性劑時，產(chǎn)物的產(chǎn)率和電導率都較沒加表面活性劑時大，且電導率較高，分別達到33.8、43.5、37.8S/cm，并且通過CTAB的量的變化實現(xiàn)由球型向半球型的轉(zhuǎn)變。
　　 在上述實驗基礎上，采用“化學一步法”成功制備了電磁功能化PEDOT。采用CTAB作為表面活性劑時都得到了高產(chǎn)率高導電率高磁性的目標產(chǎn)物，其電導率和最大磁化強度分別為48.7S/cm和18.8emu/g。
　　 3.采用具

6、有八面體形貌的氧化亞銅為模板，成功制備了聚苯胺/TiO2(PANI/TiO2)微/納米球，TiO2納米粒子很均勻地分散在聚苯胺中。研究了不同TiO2/苯胺(TiO2/AN)摩爾比對PANI/TiO2復合物的結構、形貌和電學性能的影響。實驗結果表明，隨著TiO2/AN摩爾比的增加，PANI/TiO2復合物的直徑逐漸減小，當TiO2/AN摩爾比為0.16時，復合物的平均直徑為373nm，而當TiO2/AN摩爾比增加到1.6時，復合物的平均直