導(dǎo)電聚合物-細(xì)菌纖維素納米復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

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

2、細(xì)菌纖維素為模板,采用原位氧化聚合法制備導(dǎo)電聚苯胺/細(xì)菌纖維素納米復(fù)合材料,探索了反應(yīng)條件對(duì)復(fù)合材料性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:為獲得電導(dǎo)率高、比電容大、均勻的導(dǎo)電聚苯胺/細(xì)菌纖維素納米復(fù)合材料,導(dǎo)電復(fù)合材料的最優(yōu)化反應(yīng)條件為:細(xì)菌纖維素與苯胺的質(zhì)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(yīng)溫度為0℃,反應(yīng)時(shí)間為4 h和反應(yīng)體系為DMF/H2O(1:2,v/v)。所獲得的復(fù)合材料的電導(dǎo)率最高可達(dá)5.1 S/

3、cm,在電容器應(yīng)用中當(dāng)電流密度為0.2.A/g時(shí),比電容高達(dá)265 F/g。
　　 以細(xì)菌纖維素為模板,采用原位氧化聚合法制備導(dǎo)電聚吡咯/細(xì)菌纖維素納米復(fù)合材料。通過探索反應(yīng)條件對(duì)復(fù)合材料性能的影響,獲得聚吡咯/細(xì)菌纖維素復(fù)合材料的最優(yōu)化反應(yīng)條件為:細(xì)菌纖維素與吡咯的質(zhì)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(yīng)溫度為0℃,反應(yīng)時(shí)間為6 h和反應(yīng)體系為DMF/H2O(1:2,v/v)。復(fù)合材料的電

4、導(dǎo)率高達(dá)77.0 S/cm,在電容器應(yīng)用中比電容高達(dá)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(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)、四探針測(cè)試儀和電化學(xué)等分析測(cè)試手段,對(duì)導(dǎo)電復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、表面形貌、電化學(xué)性能進(jìn)行表征,探索最優(yōu)化的反應(yīng)條件,推理以細(xì)菌纖維素為模板,原位聚合導(dǎo)電聚合物包覆細(xì)菌纖維素制備導(dǎo)電復(fù)合材料的原理。