聚苯胺及聚苯胺-納米金復(fù)合材料制備的研究.pdf

1、導(dǎo)電高分子中，由于聚苯胺（PANI）具有合成工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境穩(wěn)定性高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、電導(dǎo)率可控性、獨(dú)特的電化學(xué)性能、和可逆的摻雜/去摻雜機(jī)理等特點(diǎn)，而被廣泛的研究。但是，用一般化學(xué)法聚合的聚苯胺由于在普通溶劑中難溶和難熔而可加工性能差，成為加速聚苯胺實(shí)用化進(jìn)程的主要障礙。而乳液聚合過(guò)程易于控制、無(wú)散熱和粘連等問(wèn)題,所得聚苯胺分子量高、分布窄。且在許多情況下乳液聚合的產(chǎn)物無(wú)需進(jìn)一步分離，就可被直接利用。
　　近年來(lái)，因?yàn)榻饘偌{米粒子具

2、有獨(dú)特的光學(xué)、催化性和電荷貯存能力,再加上聚苯胺環(huán)境穩(wěn)定性高、電導(dǎo)率可控性、獨(dú)特的電化學(xué)性能，金屬納米粒子結(jié)合導(dǎo)電聚苯胺形成的復(fù)合材料也越來(lái)越引起人們的關(guān)注。其中，聚苯胺-金（PANI-Au）復(fù)合材料，特別是聚苯胺-納米金復(fù)合材料（PANI-AuNPs）還具有特殊的電荷傳遞性和在金表面自發(fā)的形成巰基單分子層的能力，而在傳感器和微電子裝置中有很大的運(yùn)用潛力。
　　本論文首先利用石英晶體微天平（QCM）技術(shù)研究了聚苯胺乳液聚合和聚苯胺

3、-納米金復(fù)合材料制備的動(dòng)力學(xué)。以(NH4)2S2O8（APS）為氧化劑，十二烷基苯磺酸（DBSA）同時(shí)為乳化劑和摻雜劑，采用乳液聚合方法制備聚苯胺，通過(guò)研究PANI在QCM金電極上沉積形成膜的動(dòng)力學(xué)，從而研究了聚苯胺膜形成的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。結(jié)果表明：反應(yīng)對(duì)APS是0.5級(jí)，對(duì)苯胺是1級(jí)，反應(yīng)速率隨溫度的升高而增加，產(chǎn)量卻減小，從而得出表觀活化能 Ea=41.15 kJ/mol；隨著DBSA濃度的增加，聚苯胺生成速率減小，而產(chǎn)量增大。再通過(guò)Q

4、CM與UV-Vis光譜技術(shù)進(jìn)行比較，初步推斷出乳液聚合的動(dòng)力學(xué)過(guò)程與膜的形成情況是相符的。
　　其次，以氯金酸（HAuCl4）為氧化劑，苯胺（An）為還原劑在HCl溶液中通過(guò)雙原位合成法制備聚苯胺-金復(fù)合材料，用QCM實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)復(fù)合材料在其金電極上形成復(fù)合膜的過(guò)程，研究了膜形成的動(dòng)力學(xué)，并用SEM對(duì)膜的形貌進(jìn)行了表征，結(jié)果表明：反應(yīng)對(duì)氧化劑為0.5級(jí)，對(duì)苯胺為1.5級(jí)；反應(yīng)速率隨溫度的升高而增大，隨HCl濃度增大而減??；從而得出表觀

5、活化能 Ea=40.32 kJ/mol；形成的納米金均勻的分散在膜的表面和內(nèi)部，粒徑約為400nm。同時(shí)與反應(yīng)的實(shí)時(shí)UV-Vis光譜表征進(jìn)行了比較，從而得出復(fù)合膜形成的動(dòng)力學(xué)結(jié)果，并初步推斷出復(fù)合材料制備的動(dòng)力學(xué)結(jié)果與膜的形成是基本相同的。
　　最后，同時(shí)利用QCM和UV-Vis光譜技術(shù)研究了聚苯胺/納米金復(fù)合材料原位氧化聚合方法中納米金對(duì)聚合反應(yīng)的影響。這里，利用雙氧水既作為氯金酸的還原劑同時(shí)又作為苯胺的氧化劑來(lái)制備聚苯胺/納米