新型雜化高分子水凝膠的制備及性能研究.pdf

1、本文研究了單壁碳納米管/聚乙二醇二丙烯酸酯(SWNTs/PEGDA)雜化水凝膠以及聚吡咯/聚乙二醇二丙烯酸酯(Ppy/PEGDA)復(fù)合高分子水凝膠的制備及性能,并成功制備了SWNTs/Ppy/PEGDA雜化水凝膠修飾電極,重點(diǎn)考察了SWNTs、Ppy的摻雜對(duì)水凝膠修飾電極電化學(xué)性能的影響。
　　 首先對(duì)SWNTs進(jìn)行酸化處理,然后將其分散在PEGDA預(yù)聚物溶液中,以超聲波水浴代替?zhèn)鹘y(tǒng)的靜置水浴,從而快速、高效地制備碳納米管雜化水

2、凝膠。研究了單體濃度、引發(fā)劑用量對(duì)水凝膠平衡含水量(EWC)的影響;并通過(guò)紅外光譜以及對(duì)交聯(lián)密度和網(wǎng)絡(luò)孔徑的估算探討了超聲時(shí)間對(duì)水凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響,證明通過(guò)控制超聲時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)水凝膠網(wǎng)絡(luò)孔洞的可控制備;此外,研究表明,SWNTs的摻雜對(duì)PEGDA水凝膠的吸水性能及化學(xué)結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)有影響,但可以有效提高水凝膠的力學(xué)強(qiáng)度,使其壓縮模量由原來(lái)的183 kPa提高到659 kPa,從而得到高強(qiáng)度的SWNTs雜化水凝膠。
　　 首先通過(guò)化

3、學(xué)交聯(lián)法制備PEGDA雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠,然后采用界面聚合法使Ppy在PEGDA水凝膠內(nèi)部均勻聚合,從而得到高強(qiáng)度的導(dǎo)電水凝膠。冷凍干燥實(shí)驗(yàn)、紅外光譜以及四探針測(cè)試結(jié)果表明,通過(guò)界面聚合法可以將Ppy成功摻雜到PEGDA水凝膠中,并且得到高電導(dǎo)率(4.31×10-3 S/cm)的導(dǎo)電水凝膠。借助循環(huán)伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)表征了導(dǎo)電水凝膠的電化學(xué)性能,發(fā)現(xiàn)Ppy的摻雜能夠顯著提高水凝膠的導(dǎo)電性能,并且證明界面聚合法更有利于Ppy在

4、水凝膠內(nèi)部的均勻聚合。
　　 在前兩章研究的基礎(chǔ)上,首先采用涂漬法將SWNTs/PEGDA水凝膠薄膜涂覆在不銹鋼電極表面,然后利用界面聚合法使Ppy在雜化水凝膠修飾膜層內(nèi)部聚合,從而得到SWNTs/Ppy/PEGDA雜化水凝膠修飾電極。采用CV和EIS表征了修飾電極的電化學(xué)性能,發(fā)現(xiàn)SWNTs/Ppy/PEGDA雜化水凝膠能夠有效增大電極的電通量,提高電極傳遞電荷的能力,這種雜化水凝膠修飾電極的電荷轉(zhuǎn)移電阻(Rct)僅為裸不銹鋼