電磁功能化導(dǎo)電聚合物的制備及其結(jié)構(gòu)表征.pdf

1、導(dǎo)電聚合物因其主鏈的高度共軛結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)多樣化、可調(diào)的電導(dǎo)率以及可加工性等特點(diǎn)受到科學(xué)家的廣泛關(guān)注。尤其是導(dǎo)電聚合物微/納米結(jié)構(gòu)成為納米結(jié)構(gòu)和納米技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，而通過與無機(jī)納米粒子復(fù)合使導(dǎo)電高聚物納米材料多功能化又是導(dǎo)電聚合物微/納米結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。電磁功能化的導(dǎo)電聚合物具有特殊的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，得到了廣泛的研究。本論文首先采用“無模板”法進(jìn)行3，4-聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)微/納米結(jié)構(gòu)的研究，并在此工作基礎(chǔ)上通過“化學(xué)

2、一步法”，將導(dǎo)電聚合物的氧化聚合和磁性氧化鐵的制備有機(jī)結(jié)合，成功合成了導(dǎo)電聚合物聚合物/γ-Fe2O3微/納米結(jié)構(gòu)，解決了磁性納米粒子的分散性問題。主要取得了以下研究結(jié)果：
　　 1.通過“化學(xué)一步”法，將γ-Fe2O3的制備過程與吡咯的聚合氧化同時進(jìn)行，成功地得到了高電導(dǎo)率的聚吡咯(PPy)/γ-Fe2O3微/納米復(fù)合物，大大簡化了實(shí)驗(yàn)步驟。實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，摻雜劑TsOH/吡咯(Py)的摩爾比對產(chǎn)物的形貌，電導(dǎo)率以及磁性均具有

3、重要影響。產(chǎn)物是分散均勻的微/納米球，其平均直徑140-250nm。當(dāng)TsOH/Py=2時，其電導(dǎo)率達(dá)到最大值42.86S/cm。產(chǎn)物的磁性隨著TsOH的量的增大而減小，當(dāng)TsOH/Py=0.1時，飽和磁矩最大值達(dá)到2.Oemu/g。其它的酸（全氟辛酸、三氟乙酸、磷酸和乙酸）做摻雜劑對產(chǎn)物的形貌均是分散均勻的微/納米球，其平均直徑在79～90nm，電導(dǎo)率在20～30S/cm之間。在反應(yīng)過程中可以通過改變反應(yīng)物中FeCl3.6H2O和Fe

4、Cl2.4H2O的用量來分別改變產(chǎn)物的電學(xué)和磁學(xué)性能。
　　 2.采用“無模板”法，考察不同種類的氧化劑對制備PEDOT的影響。發(fā)現(xiàn)氧化劑FeCl3.6H2O的氧化效果最好，并且其用量對產(chǎn)物的形貌及其導(dǎo)電率有很大影響。FeCl3.6H2O的用量為7.58g時，成功制備了PEDOT微/納米結(jié)構(gòu)。同時，還考察了不同表面活性劑對PEDOT微/納米結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、辛基苯酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)

5、、萘磺酸鈉(NaANS)作為表面活性劑時，產(chǎn)物的產(chǎn)率和電導(dǎo)率都較沒加表面活性劑時大，且電導(dǎo)率較高，分別達(dá)到33.8、43.5、37.8S/cm，并且通過CTAB的量的變化實(shí)現(xiàn)由球型向半球型的轉(zhuǎn)變。
　　 在上述實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用“化學(xué)一步法”成功制備了電磁功能化PEDOT。采用CTAB作為表面活性劑時都得到了高產(chǎn)率高導(dǎo)電率高磁性的目標(biāo)產(chǎn)物，其電導(dǎo)率和最大磁化強(qiáng)度分別為48.7S/cm和18.8emu/g。
　　 3.采用具

6、有八面體形貌的氧化亞銅為模板，成功制備了聚苯胺/TiO2(PANI/TiO2)微/納米球，TiO2納米粒子很均勻地分散在聚苯胺中。研究了不同TiO2/苯胺(TiO2/AN)摩爾比對PANI/TiO2復(fù)合物的結(jié)構(gòu)、形貌和電學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著TiO2/AN摩爾比的增加，PANI/TiO2復(fù)合物的直徑逐漸減小，當(dāng)TiO2/AN摩爾比為0.16時，復(fù)合物的平均直徑為373nm，而當(dāng)TiO2/AN摩爾比增加到1.6時，復(fù)合物的平均直