導電聚合物-細菌纖維素納米復合材料的制備及性能研究.pdf

1、導電聚合物聚苯胺和聚吡咯的納米結構兼具有機半導體和納米結構的特點,在電極材料、傳感器、超級電容器和電磁屏蔽等方面具有廣泛的應用前景。因此,制備形貌可控、更具實用價值的多功能導電納米復合材料,推進這些材料的產(chǎn)業(yè)化應用就顯得非常重要。本論文以細菌纖維素為模板,采用原位氧化聚合法復合導電聚苯胺或聚吡咯,通過優(yōu)化導電材料的反應參數(shù),獲取了形貌可控的導電高分子復合物,并對其在超級電容器上的應用進行了考察,獲得的主要研究結果如下:
　　 以

2、細菌纖維素為模板,采用原位氧化聚合法制備導電聚苯胺/細菌纖維素納米復合材料,探索了反應條件對復合材料性能的影響。實驗結果表明:為獲得電導率高、比電容大、均勻的導電聚苯胺/細菌纖維素納米復合材料,導電復合材料的最優(yōu)化反應條件為:細菌纖維素與苯胺的質量比為0.1,氧化劑與苯胺的摩爾比為1.0,摻雜劑與苯胺的摩爾比1.2,反應溫度為0℃,反應時間為4 h和反應體系為DMF/H2O(1:2,v/v)。所獲得的復合材料的電導率最高可達5.1 S/

3、cm,在電容器應用中當電流密度為0.2.A/g時,比電容高達265 F/g。
　　 以細菌纖維素為模板,采用原位氧化聚合法制備導電聚吡咯/細菌纖維素納米復合材料。通過探索反應條件對復合材料性能的影響,獲得聚吡咯/細菌纖維素復合材料的最優(yōu)化反應條件為:細菌纖維素與吡咯的質量比為0.1,氧化劑與吡咯的摩爾比為0.5,摻雜劑與吡咯的摩爾比1.2,反應溫度為0℃,反應時間為6 h和反應體系為DMF/H2O(1:2,v/v)。復合材料的電

4、導率高達77.0 S/cm,在電容器應用中比電容高達316 V/g(電流密度為0.2 A/g)。
　　 利用紅外光譜(FT-IR)、X-射線衍射(XRD)、光電子能譜(XPS)、熱失重分析儀(TGA)、場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)、四探針測試儀和電化學等分析測試手段,對導電復合材料的結構、表面形貌、電化學性能進行表征,探索最優(yōu)化的反應條件,推理以細菌纖維素為模板,原位聚合導電聚合物包覆細菌纖維素制備導電復合材料的原理。