聚苯胺和導電銀納米結構的形貌控制制備.pdf

1、隨著社會的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的導電材料無法滿足在伸縮的情況下保持電性能不變的功能，目前亟需開發(fā)柔性導體來滿足科技的需求。柔性導體的制備包括導電填料的制各和加工工藝，導電填料是柔性導體的關鍵材料，低維導電納米結構因其具有巨大的比表面積、量子效應、比傳統(tǒng)材料具有更好的光電、磁學、催化、傳感等性能，在納米光電器件、傳感器、納米生物技術、能量存儲及轉換等領域具有極其重要的作用。聚苯胺有摻雜/脫摻雜質子可調控性、環(huán)境穩(wěn)定性以及合成簡便、原料易得等優(yōu)點

2、，將納米技術引入導電聚苯胺的合成工藝中，可以使其集導電性和納米結構功能于一體，能極大地改善導電聚苯胺的加工性，聚苯胺納米管具有空心結構，質輕，比表面積大等優(yōu)點，聚苯胺納米片具有覆蓋面積大，滲濾閥值低的優(yōu)點，而螺旋型聚苯胺有特殊的形貌，它們作為導電填料將在柔性導體中得到潛在的應用。納米銀具有高的電導率，抗氧化性強，電性能穩(wěn)定，獨特的物理和化學性質，尤其銀納米棒具有兩端裸露，側面包覆PVP的特點，為連接組裝提供了條件，在柔性導體中應用提供了

3、理論基礎，但特定形貌的銀納米棒大規(guī)?？煽刂苽涫且粋€難點，其形成機理和調控仍然存在挑戰(zhàn)。本論文制備了聚苯胺納米結構（管、片、螺旋）和銀納米棒，解決了聚苯胺納米結構控制和銀納米棒大規(guī)模制備的問題，闡明了它們的形成機理。具體內(nèi)容如下:
　　 (1)本論文圍繞聚苯胺納米結構制備方法中存在的問題展開，研究了簡單、有效構建多種形貌聚苯胺納米結構的方法，提出了其形成機理。首次調控碳酸鹽簡便地合成出聚苯胺納米結構，機理為碳酸鹽與聚苯胺原位聚合產(chǎn)

4、生的硫酸反應生成氣泡，通過控制添加的碳酸鹽種類和用量來控制氣泡量，在無碳酸鹽或用量較少時，能得到表面帶有小棒的聚苯胺納米管，當碳酸鹽用量一定時，能得到表面光滑的聚苯胺納米管，當碳酸鹽用量較多時，由于產(chǎn)生氣泡的微擾作用破壞了軟模板膠束，得到聚苯胺納米片。進一步添加不放出氣泡的弱酸鹽或調控體系的pH值，對聚苯胺納米管影響較小，證明了氣泡調控聚苯胺納米結構的形成機理。
　　 (2)聚苯胺螺旋因其具有導電性和可伸縮性的潛能，在柔性導體中

5、有著潛在的應用。但是先前在手性樟腦磺酸的作用下，制備網(wǎng)狀結構螺旋型聚苯胺，非可分散的，在一維單根器件上的應用受到限制。本文采用界面聚合的方法，有效降低聚苯胺的二次生長速度，由于手性聚苯胺低聚物為水溶性的，能溶解在上層水相中，不會沉淀且能有效降低其聚集作用，生成可分散的聚苯胺螺旋結構。形成的機理是:手性樟腦磺酸與苯胺通過N-H氫鍵作用，同時手性碳的誘導使苯胺能有序地在聚苯胺低聚物同一側面結合而形成了螺旋結構。鄰氨基酚為苯胺的衍生物，帶有活

6、潑羥基，可以通過氧化聚合得到電活性高分子，為了能制備可伸縮的螺旋結構，先制備出聚鄰氨基酚螺旋，使螺旋結構帶有改性的羥基，為進一步改性引入熱敏、氣敏或光敏高分子材料提供條件，使其成為具有可伸縮性能應用到柔性導體中。在聚乙二醇的作用下，制備螺旋型聚鄰氨基酚。其形成機理歸結為聚乙二醇長鏈的柔順性，鄰氨基酚的剛性結構苯環(huán)在長鏈柔性分子上的堆積，形成微米螺旋結構。最后，對聚苯胺螺旋和聚鄰氨基酚螺旋的FT-IR、UV-Vis、能譜分析和電性能等進行

7、了表征。
　　 (3)常規(guī)使用乙二醇作為溶劑和還原劑，PVP作為蓋帽劑，將AgNO3還原制取銀納米捧，AgNO3的濃度不能超過0.10 M。本論文發(fā)現(xiàn)，在銀晶種作用下，控制AgNO3和PVP的滴加速度，AgNO3的濃度可高達0.50 M，制各出長度為2～15μn，直徑為200～880nm的銀納米棒。研究了高濃度制備銀納米棒的影響因素，得到最佳的合成條件為:銀晶種的濃度為6.54～9.81 mM，AgNO3和PVP的滴加速度為0.

8、30～0.43 mL/min，PVP/AgNO3的摩爾比為1.1～1.4，攪拌速度為350 rpm，反應溫度為160℃。形成機理是:溶液中存在一定濃度和形貌的銀晶種提供更多的表面積，能夠增加被還原的銀原子在銀晶種上的生長速度，使得銀結晶生長速度和溶液中高的硝酸銀還原速度相匹配，由于PVP選擇性覆蓋在[100]面，銀原子在[111]面沉積生長，能高效生成銀納米棒。對反應進行了放大，通過空間效應和速度匹配效應的原理來優(yōu)化放大的反應條件，該方