導(dǎo)電聚苯胺及聚苯胺納米復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、本文通過對導(dǎo)電聚苯胺(PAN)合成條件的詳細研究，探究了聚苯胺的聚合機理，導(dǎo)電機理以及摻雜機理，并探索出最佳合成條件，在此條件下得到的聚苯胺具有較高電導(dǎo)率9.8S/cm。利用此條件制備了PAN/納米TiO2復(fù)合材料，并探索了納米TiO2的最佳用量。得到的復(fù)合材料電導(dǎo)率和溶解性能俱佳。與電化學(xué)方法制備的PAN/納米TiO2復(fù)合材料相比，該復(fù)合材料具有電導(dǎo)率高、溶解性能好、可大量生產(chǎn)等優(yōu)點。最后向PAN/納米TiO2復(fù)合材料中添加稀土元素，

2、并進一步研究了稀土元素對復(fù)合材料性能的影響。 導(dǎo)電聚苯胺的合成條件是關(guān)鍵性因素。傅立葉紅外(FTIR)測試結(jié)果表明，聚苯胺的結(jié)構(gòu)主要受氧化劑用量的影響，使用適量的氧化劑生成的聚苯胺的結(jié)構(gòu)共軛程度更大，更有利于電子傳輸；電導(dǎo)率分析表明，酸濃度的高低將影響產(chǎn)物的單一性，適中的濃度范圍有利于聚合按“頭-尾”方式進行，鏈的單一性和有序性結(jié)構(gòu)是聚苯胺具有高電導(dǎo)率的重要條件；實驗事實表明，反應(yīng)時間主要影響聚合物的分子量；要得到電導(dǎo)率和溶解性

3、能俱佳的聚苯胺，摻雜劑的選擇也很重要。 用電化學(xué)方法制備的PAN/納米TiO2復(fù)合材料，通過紫外-可見漫反射吸收(UV-Vis)、抗菌實驗、電導(dǎo)率測試手段對復(fù)合材料性能進行表征，得到的復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)為聚苯胺膜覆蓋于納米TiO2膜上，復(fù)合材料電導(dǎo)率達到0.82S/cm。 利用原位聚合法制得的PAN/納米TiO2復(fù)合材料，通過FTIR、UV-Vis、電導(dǎo)率以及溶解率等方法對該復(fù)合材料的性能進行表征。分析表明，PAN與納米Ti

4、O2有效的復(fù)合在一起，聚苯胺主鏈中的亞胺氮與Ti之間發(fā)生鍵合作用。與純PAN相比，該復(fù)合材料的電導(dǎo)率有小幅下降，但溶解率有很大程度的提高；而且該復(fù)合材料在可見光區(qū)的光譜響應(yīng)范圍變寬。這表明，該復(fù)合材料在具備高電導(dǎo)率的同時將具有優(yōu)異的光學(xué)特性。 將稀土元素引入到PAN/納米TiO2復(fù)合材料的制備中，F(xiàn)TIR測試結(jié)果表明，加入稀土元素后，苯式結(jié)構(gòu)中的N-H的振動吸收峰消失；UV-Vis測試結(jié)果顯示，代表苯式結(jié)構(gòu)的吸收峰由一個變?yōu)閮蓚€