聚噻吩-分子篩納米復合材料的制備及其性能研究.pdf

1、噻吩是焦化苯中含有的難以脫除的雜質，其本身也是合成醫(yī)藥、染料、農藥以及新型高分子材料的原料，具有很高的經濟價值和廣闊的應用前景。尤其是單體噻吩聚合而成的聚噻吩新型高分子材料，因其本身具有良好的導電性、物化穩(wěn)定性、空穴傳輸性、電致變色性以及較好的光電轉換能力，從而在無機電導體、非線性光學器件、光電、電磁屏蔽材料等方面有著廣泛的應用。同時，將聚噻吩與某些無機物復合制得的聚噻吩復合材料，無機物的加入不僅豐富了其原有性能，更重要的是聚噻吩與無機

2、物之間的協(xié)同作用以及納米效應，使得復合材料的性能優(yōu)于單一材料性能的簡單加和，甚至還能表現(xiàn)出許多新的功能。故本文在課題組前期研究工作的基礎上，選擇對焦化苯中噻吩具有較好脫除能力的NaY分子篩及Ce離子改性CeY分子篩吸附劑和焦化苯中主要含硫雜質噻吩及其同系物3-甲基噻吩單體為原料，采用化學氧化聚合法制備了不同系列的聚噻吩/分子篩納米復合材料，對其通過一系列的表征和測試，初步考察了該材料所具備的特殊光電性能，并對不同系列復合材料光電性能存在

3、的差異進行了分析，優(yōu)化了復合材料的最佳制備條件，為焦化苯提質凈化過程中雜質噻吩的資源化有效利用提供理論基礎。
　　 首先，將NaY分子篩和CeY分子篩分別與一定量的單體噻吩氧化聚合制備出NaPTh和CePTh系列樣品，并初步考察了兩種系列樣品的特殊光電性能。結果表明，以氯仿為溶劑，無水FeCl3為氧化劑，采用化學氧化法在0℃條件下制備的兩種系列復合材料中的噻吩環(huán)之間主要以α-α方式連接。該復合材料基本保持了分子篩的晶體結構，對紫

4、外-可見光區(qū)有較好的吸收，具有較低的禁帶寬度，熱穩(wěn)定性較差。CePTh系列樣品電導率明顯優(yōu)于NaPTh系列，主要是由于CePTh系列樣品中S-Ce鍵的存在會使得樣品中聚噻吩主鏈結構更加趨于平面化。
　　 其次，選擇先在純噻吩溶液中吸附噻吩飽和的CeY分子篩與單體噻吩進行聚合，制備了SC系列樣品，考察了其性能，且與CePTh系列樣品進行對比。結果表明，SC系列樣品光電性能明顯低于CePTh系列樣品，與聚噻吩相近。這主要是因為此樣品

5、復合前分子篩孔道里吸附了大量的單體噻吩，導致樣品制備過程中孔道里的較多單體噻吩并沒有完全進行聚合，即相對以α-α方式連接的聚噻吩含量較少，主鏈共軛程度低，噻吩環(huán)相連C-C的pz軌道重疊程度差，所以禁帶寬度大、電導率低。
　　 再次，選擇從苯中飽和吸附噻吩的CeY分子篩與單體噻吩進行聚合，制備了NC系列樣品，考察了其性能，且與SC樣品進行了對比。結果表明，NC301樣品電導率遠高于聚噻吩，最高可達1.00×10-6 S/m。但此系

6、列樣品的導電性能相對于SC系列樣品沒有明顯的改變，這是因為NC系列樣品中的苯含量極少，所以對樣品的導電性能影響不大。
　　 最后，選擇以3-甲基噻吩單體與CeY分子篩進行聚合，制備了3-系列樣品，考察了其性能，且與CePTh系列樣品進行了對比。結果表明，3-系列樣品的導電性能明顯優(yōu)于CePTh系列樣品，其中樣品3-301的電導率高達到3.20×10-6 S/m，遠高于聚噻吩。這是因為在3號位引入甲基后，相對于噻吩環(huán)上的氫原子，甲