有機酸摻雜聚苯胺納米管形成機理的研究.pdf

1、聚苯胺作為導電高分子，具有制備方法簡單、質(zhì)子酸可摻雜、穩(wěn)定性好及導電性適中等優(yōu)點，并具有優(yōu)異的光、電、磁等方面的性質(zhì)，可應用于電池、電容器、發(fā)光二極管、化學物質(zhì)及氣體傳感器等器件的制備，受到了研究者們的廣泛關注。當然，不同合成方法得到的聚苯胺形貌、尺寸千差萬別，其性質(zhì)也迥然不同。為實現(xiàn)聚合產(chǎn)物結(jié)構(gòu)及其形貌的精確可控就必須深入認識影響相關過程的主要因素，特別是各種主要分子間相互作用力在聚集態(tài)結(jié)構(gòu)形成過程中扮演的主要角色。本論文嘗試利用原位

2、核磁共振技術并結(jié)合合成實驗開展了聚苯胺納米管形成機理的初步研究。
　　本論文主要開展的工作有:
　　(1)通過一維核磁共振譜(1H NMR)、自旋-晶格弛豫時間(T1H)和擴散系數(shù)(DOSY)等核磁共振的測定實驗，研究了不同水楊酸濃度下苯胺單體膠束內(nèi)主要物種的分子間作用規(guī)律。我們發(fā)現(xiàn)通過苯胺和苯胺正離子之間快速的質(zhì)子交換最終將苯胺單體聚集在水楊酸周圍形成球形膠束。在考察利用水楊酸存在下合成聚苯胺納米管的反應體系中所形成的膠束

3、中發(fā)現(xiàn)，此體系明顯有別于傳統(tǒng)膠束體系的一個典型特征是膠束內(nèi)各主要物種的結(jié)合很疏松并且苯胺單體的運動能力很強，為認識納米管的形成做了相關的鋪墊。
　　(2)改變反應過程中乙酸與乙二酸的濃度、摻雜酸（乙酸、乙二酸和丙酸、丙二酸）羧基的數(shù)量、摻雜酸碳鏈的長度（乙酸、丙酸和乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、乙二酸）合成了一系列摻雜聚苯胺。通過對比所合成聚苯胺的結(jié)構(gòu)、摻雜狀態(tài)、結(jié)晶性和形貌等方面的性質(zhì)，總結(jié)了相應摻雜酸濃度、羧基數(shù)量和碳鏈長度

4、與聚合物結(jié)構(gòu)的關聯(lián)關系:①改變摻雜酸濃度的實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)乙酸濃度對聚苯胺的形貌影響不大，而乙二酸濃度則對相應產(chǎn)物的形貌有較大影響，并且發(fā)現(xiàn)形貌越均勻單一的產(chǎn)物往往其結(jié)晶性也越高。②改變摻雜酸羧基數(shù)量的實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)二元羧酸對聚苯胺形貌的影響是雙方面的:若碳鏈較短，二元羧酸對聚苯胺的形貌影響不僅僅是酸度上的影響，還有結(jié)構(gòu)上的影響;若碳鏈較長時，二元羧酸對聚苯胺的形貌影響主要是以酸度上的影響為主。③改變摻雜酸碳鏈長度的實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)無論是一元酸還