導電聚吡咯及其復合材料的制備與電性能研究.pdf

1、自碳納米管在1991年發(fā)現(xiàn)以來，管狀和纖維狀的導電聚合物由于其獨特的性質(zhì)與應用在科研領域備受關注。聚吡咯（PPy）的高能量儲存能力、良好的導電性、低消耗、空氣中的穩(wěn)定能力及其在很多領域中的潛在應用，使其在導電聚合物中脫穎而出。管狀PPy已廣泛應用在傳感器、電子器件以及超級電容器等領域，其管狀結(jié)構(gòu)不僅為電子流通提供了一定的通道，使電子流動阻力大大減少，比傳統(tǒng)顆粒狀PPy更適合于電子的轉(zhuǎn)移，而且較大的比表面積使其更有利于其在他領域的應用。近

2、年來，PPy的微/納米管已用軟-硬模板法成功制備。硬模板法通常被用在聚合物基質(zhì)中支持和控制聚合物的形狀和尺寸，但是硬模板的移除條件嚴苛，不僅移除過程復雜而且會對聚合物基質(zhì)造成一定程度的破壞。從安全和環(huán)境友好的角度出發(fā)，軟模板法更適合用來制備導電聚合物微/納米管。
　　本論文的主要內(nèi)容介紹如下：
　　用（甲基橙）MO和（十二烷基苯磺酸鈉）SDBS作為雙軟模板，通過一步氧化聚合反應制備出一種空心荊棘狀PPy微型管狀結(jié)構(gòu)（HTPM

3、T），其中MO和SDBS既是表面活性劑，又是摻雜劑。在MO和SDBS同時存在的情況下形成的HTPMT與分別在MO或者SDBS中形成的PPy管（PMT）和PPy納米粒子（PNP）有所不同。從HTPMT的SEM和TEM照片中可以看出有刺狀結(jié)構(gòu)長在PMT表面。MO和SDBS溶液的TEM照片可以證明PPy在末端封閉的MO管表面及囊泡狀SDBS膠束的內(nèi)部進行聚合。聚合過程中，帶負電荷的S DBS膠束與帶正電荷的吡咯（Py）自由基之間的靜電吸引作用

4、促使HTPMT的形成。與PMT及PNP相比，HTPMT在電性能和熱穩(wěn)定性方面均有所提高，這說明導電聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)會影響電極材料的電性能。
　　以 MO-（三氯化鐵）FeCl3為活性可降解模板通過化學氧化法成功制備出本征態(tài)PPy彈性膜，其中FeCl3對單體的摩爾比是0.5:1。通過TEM和S EM照片得知，制備的PPy膜由PPy的納米管組成，這些納米管直徑約50-60 nm，長度在5-6μm。在KCl溶液中完成PPy膜CV，GCD

5、，EIS等電性能測試。由PPy膜制成的電極在電流密度為0.2 A/g時比電容高達576 F/g，且電流密度為3 A/g時循環(huán)1000次后仍能保持82％，優(yōu)異的電性能使其在超級電容器領域應用范圍更加廣泛。
　　以MO為模板，過APS和FeCl3為引發(fā)劑，利用化學氧化法制備聚吡咯/聚苯胺（PPy/PANI）共聚物。實驗通過改變引發(fā)劑種類和引發(fā)劑與單體的比例來制備不同形貌的PPy/PANI共聚物，并且兩種單體的配比不同，產(chǎn)物的形貌和尺寸

6、也不同。其中，APS為引發(fā)劑時產(chǎn)物多為中空球狀，F(xiàn)eC l3為引發(fā)劑時產(chǎn)物多為帶褶皺的片層。通過電性能測試發(fā)現(xiàn)APS為引發(fā)劑時電性能優(yōu)于FeCl3為引發(fā)劑時的電性能。
　　以MO為軟模板，通過一步化學氧化聚合法成功地制備出一種新奇的PPy納米管/多壁碳納米管（PPy/MWCNT）復合材料。由SEM和TEM照片可以看出PPy纏繞著 MWCNT，而且 PPy/MWCNT復合材料是在水-乙醇混合溶液中形成的。由于復合材料的協(xié)同效應和比電