聚噻吩-分子篩納米復(fù)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(zhì)，其本身也是合成醫(yī)藥、染料、農(nóng)藥以及新型高分子材料的原料，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和廣闊的應(yīng)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(dǎo)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(zhuǎn)換能力，從而在無(wú)機(jī)電導(dǎo)體、非線性光學(xué)器件、光電、電磁屏蔽材料等方面有著廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，將聚噻吩與某些無(wú)機(jī)物復(fù)合制得的聚噻吩復(fù)合材料，無(wú)機(jī)物的加入不僅豐富了其原有性能，更重要的是聚噻吩與無(wú)機(jī)

2、物之間的協(xié)同作用以及納米效應(yīng)，使得復(fù)合材料的性能優(yōu)于單一材料性能的簡(jiǎn)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(chǔ)上，選擇對(duì)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(zhì)噻吩及其同系物3-甲基噻吩單體為原料，采用化學(xué)氧化聚合法制備了不同系列的聚噻吩/分子篩納米復(fù)合材料，對(duì)其通過(guò)一系列的表征和測(cè)試，初步考察了該材料所具備的特殊光電性能，并對(duì)不同系列復(fù)合材料光電性能存在

3、的差異進(jìn)行了分析，優(yōu)化了復(fù)合材料的最佳制備條件，為焦化苯提質(zhì)凈化過(guò)程中雜質(zhì)噻吩的資源化有效利用提供理論基礎(chǔ)。
　　 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(jié)果表明，以氯仿為溶劑，無(wú)水FeCl3為氧化劑，采用化學(xué)氧化法在0℃條件下制備的兩種系列復(fù)合材料中的噻吩環(huán)之間主要以α-α方式連接。該復(fù)合材料基本保持了分子篩的晶體結(jié)構(gòu)，對(duì)紫

4、外-可見(jiàn)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(dǎo)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(huì)使得樣品中聚噻吩主鏈結(jié)構(gòu)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(jìn)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(jìn)行對(duì)比。結(jié)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?yàn)榇藰悠?/p>

5、復(fù)合前分子篩孔道里吸附了大量的單體噻吩，導(dǎo)致樣品制備過(guò)程中孔道里的較多單體噻吩并沒(méi)有完全進(jìn)行聚合，即相對(duì)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(dǎo)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(jìn)行聚合，制備了NC系列樣品，考察了其性能，且與SC樣品進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，NC301樣品電導(dǎo)率遠(yuǎn)高于聚噻吩，最高可達(dá)1.00×10-6 S/m。但此系

6、列樣品的導(dǎo)電性能相對(duì)于SC系列樣品沒(méi)有明顯的改變，這是因?yàn)镹C系列樣品中的苯含量極少，所以對(duì)樣品的導(dǎo)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(jìn)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(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，3-系列樣品的導(dǎo)電性能明顯優(yōu)于CePTh系列樣品，其中樣品3-301的電導(dǎo)率高達(dá)到3.20×10-6 S/m，遠(yuǎn)高于聚噻吩。這是因?yàn)樵?號(hào)位引入甲基后，相對(duì)于噻吩環(huán)上的氫原子，甲