取向共軛聚合物—碳納米管復(fù)合體系的構(gòu)筑與性能.pdf

1、導(dǎo)電聚合物作為“第四代聚合物”,既具有金屬和半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性,又保留了聚合物的輕質(zhì)、柔性和可加工的特色,而在光電子器件、傳感技術(shù)、分子電子學(xué)和納米器件以及驅(qū)動(dòng)器件等方面具有潛在的應(yīng)用前景,但也存在穩(wěn)定性差等缺陷。設(shè)計(jì)和合成結(jié)構(gòu)高度穩(wěn)定和高電荷載流子遷移率的共軛聚合物復(fù)合體系是解決上述問題的有效途徑之一。引入碳納米管進(jìn)行復(fù)合,不僅能夠改善導(dǎo)電聚合物的熱穩(wěn)定性,還能大幅提高導(dǎo)電聚合物—碳納米管復(fù)合材料的電學(xué)與電化學(xué)等物理特性。多壁碳納米管與

2、導(dǎo)電聚合物間強(qiáng)的共軛作用有利于導(dǎo)電聚合物在碳納米管表面的取向,加快體系間的電荷傳遞,顯著降低體系的內(nèi)電阻。為此我們采用表面較少缺陷的碳納米管為模板,制備出具有良好核殼結(jié)構(gòu)的聚苯胺—碳納米管、聚吡咯—碳納米管、聚2,5—二辛氧基對(duì)苯乙炔—碳納米管三種導(dǎo)電聚合物—碳納米管復(fù)合體系,并對(duì)其性能進(jìn)行研究。取得的主要研究結(jié)果如下:1以表面較少缺陷的多壁碳納米管為模板,原位超聲輔助制備了一系列不同摻雜狀態(tài)下的聚苯胺—碳納米管復(fù)合材料。發(fā)現(xiàn)處于摻雜狀

3、態(tài)的聚苯胺與碳納米管存在著較強(qiáng)的相互作用,聚苯胺在碳納米管表面表現(xiàn)出緊密結(jié)構(gòu)。相對(duì)無機(jī)酸二次摻雜而言,帶有磺酸基團(tuán)的有機(jī)摻雜劑所對(duì)應(yīng)的復(fù)合體系的尺寸明顯增大,摻雜陰離子的尺寸越大,聚苯胺的厚度越大。研究表明有機(jī)酸的二次摻雜可顯著提高復(fù)合體系的熱穩(wěn)定性,但其電化學(xué)性能不及無機(jī)酸的摻雜體系。2以表面較少缺陷的多壁碳納米管為模板,原位超聲輔助制備了一系列聚吡咯與碳納米管復(fù)合材料。通過調(diào)控吡咯單體與碳納米管的比例,可以制備不同厚度的復(fù)合物。隨著

4、碳納米管的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比例由10％至40%,聚吡咯殼層厚度從60nm降低至30nm。碳納米管的引入,提高了復(fù)合體系的熱穩(wěn)定性。電化學(xué)測(cè)試表明含20%碳納米管的PPy-CNTs(20%)復(fù)合體系在1mV/s的掃描速度下的電容量可達(dá)235.49F/g。3以表面較少缺陷的多壁碳納米管為模板,原位磁力攪拌輔助制備了聚2,5—二辛氧基對(duì)苯乙炔(POPV)與碳納米管復(fù)合材料。通過紫外與熒光譜圖研究了復(fù)合體系的光學(xué)性能,表明POPV與多壁碳納米管之間的相