聚苯胺微-納米結構的合成及其結構表征.pdf

1、導電聚苯胺微/納米結構因其高度共軛的分子結構，類金屬的電導率，易制備以及良好的環(huán)境穩(wěn)定性等特點，在納米材料和納米器件上具有廣泛應用前景，引起了科學家的極大關注，成為導電聚合物納米材料領域的研究熱點。合成導電聚合物的微/納米結構通常采用“模板”法及“無模板”法?！澳０宸ā敝校捎谀０宓氖褂?，使得該方法不僅合成步驟復雜，而且成本較高?！盁o模板”自組裝法雖然無須使用模板，但其可控性和制備有序結構方面有待更深入的研究。“界面聚合”是最近提出的合

2、成聚苯胺納米纖維的新方法，該方法不僅簡單、實用，而且納米纖維的形貌均一，產(chǎn)率高。但是，該法所采用的有機溶劑如甲苯、氯仿等不僅易揮發(fā)而且都有毒性，對環(huán)境造成一定的危害。因此，尋找一種新型無污染的溶劑是界面聚合法亟待解決的一個問題。同時，探尋更為簡單有效的制備導電聚合物微/納米結構的新方法也一直是科學研究的目標。聚合物空心微球由于具有優(yōu)異的物理化學性能和廣泛的技術應用前景而成為當今材料科學研究領域的前沿，空心微球的制備也是當今科學研究關注的

3、熱點。本論文在“界面聚合”法的基礎上，圍繞著采用新型溶劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)溶劑實現(xiàn)對界面聚合的改進以及探索更為簡單、有效的微/納米纖維及空心微球的合成方法等課題展開研究，主要取得了以下結果： 1.以離子液體為有機相，采用“界面聚合”法成功制備出了具有纖維形貌的聚苯胺，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)“界面聚合”法的改進。實驗過程中發(fā)現(xiàn)，摻雜劑/苯胺的摩爾比對產(chǎn)物形貌及其直徑具有重要影響，摻雜劑/苯胺摩爾比越小，越有利于纖維形貌的形成。此外，以鹽酸和對甲苯磺酸

4、作摻雜劑時，摻雜劑/苯胺的摩爾比與產(chǎn)物直徑成線性關系。以對甲苯磺酸為例，采用紫外表征手段，對摻雜劑、離子液體、苯胺及其鹽的紫外譜圖進行了比較，結果表明離子液體對聚合反應沒有影響。 2.在水/離子液體兩相界面體系中，沒有任何外加酸性摻雜劑的條件下，以APS作氧化劑，成功合成了聚苯胺納米纖維(d=100～185nm)，該方法不僅簡化了“界面聚合”合成聚苯胺納米結構的方法，而且減少了反應試劑，降低了反應成本。反應過程中溶液顏色和pH值

5、的變化表明，在“簡化法”中，反應主要由氧化聚合和摻雜兩個過程組成，APS在氧化過程中，同時起到摻雜的作用。實驗過程中發(fā)現(xiàn)，攪拌時間，去離子水的加入以及氧化劑的用量對產(chǎn)物形貌都具有重要影響。 3.以醋酸銅為氧化劑，在水熱條件下，采用“化學一步法”成功制備出聚苯胺空心微球。實驗發(fā)現(xiàn)，苯胺/醋酸銅的摩爾比對產(chǎn)物有重要影響，合成出的聚苯胺微球形貌有兩種：光滑微球和蒜瓣狀微球。以苯胺/醋酸銅摩爾比=1:1為基礎，增大苯胺的量有助于光滑微球