聚苯胺-聚吡咯-尖晶石鐵氧體納米復合物的制備、表征和電磁性質(zhì)研究.pdf

1、有機-無機納米復合材料因其兼具有機聚合物和無機材料的優(yōu)良特性，并且可以在力學、光學、電學和磁學等方面賦予材料許多優(yōu)異的特性，已成為當今高分子化學、物理化學、有機化學和材料科學等多學科交叉的前沿領(lǐng)域。聚苯胺/聚吡咯由于合成容易、化學性能穩(wěn)定及導電率可調(diào)等特點，引起了人們廣泛的研究興趣，導電聚合物納米復合材料成為有機-無機納米復合材料領(lǐng)域的研究熱點之一。近年來，具有磁行為導電聚合物和含有導電聚合物的磁性納米微粒的合成己引起了人們極大的關(guān)注。

2、 本文在鹽酸水溶液中以鹽酸為摻雜劑，過硫酸銨為氧化劑，通過原位溶液聚合反應制備了不同聚苯胺含量的、具有導電和導磁性質(zhì)的聚苯胺-鋰鎳鑭鐵氧體納米復合物。在CTAB/環(huán)己烷/正戊醇/水(W/O)反相微乳液體系中以過硫酸銨為氧化劑，鹽酸為摻雜劑，合成了不同聚苯胺/聚吡咯含量的、具有導電和導磁性質(zhì)的聚苯胺/聚吡咯-鋅銅鉻鑭鐵氧體納米復合物。 利用紅外光譜(FT-IR)、紫外-可見光譜(UV-Vis)和X-射線衍射(XRD)表征樣

3、品的結(jié)構(gòu)；用原子力顯微鏡(AFM)、透射電子顯微鏡(TEM)和掃描電子顯微鏡(SEM)觀測樣品的粒徑和微觀形貌；用熱分析儀(TGA)測試樣品的熱穩(wěn)定性能。XRD分析揭示了納米復合物是由導電聚合物和鐵氧體納米粒子組成的復合體系，鐵氧體的引入對導電聚合物的結(jié)晶度有一定的影響；AFM、TEM和SEM表明復合物中鐵氧體納米粒子被聚合物所包覆，對苯胺/吡咯的聚合起到了核的作用；TGA表明鐵氧體納米粒子的引入提高了聚苯胺/聚吡咯-鐵氧體納米復合物的

4、熱穩(wěn)定性能；光譜分析證實了聚苯胺/聚吡咯-鐵氧體納米復合物的生成，揭示了聚合物分子鏈與鐵氧體納米粒子之間存在一定的鍵合作用，并初步探討了聚苯胺/聚吡咯-鐵氧體納米復合物中鐵氧體與聚合物分子鏈之間可能的鍵合作用。 分別用四探針電導率儀和振動樣品磁強計(VSM)測定了聚苯胺/聚吡咯-鐵氧體納米復合物的室溫電導率和外加磁場為1T時的室溫磁化曲線。結(jié)果表明：鐵氧體納米粒子的引入影響了導電聚合物的結(jié)晶性能和摻雜程度，導致了聚合物分子鏈的連

5、續(xù)性、整規(guī)性以及共軛程度降低，復合物的電導率隨著聚合物含量的減小而逐漸降低；由于非磁性的導電聚合物的貢獻，聚苯胺/聚吡咯-鐵氧體納米復合物在外加磁場下的磁化強度明顯低于純鐵氧體，且隨著聚合物含量的增大而減??；在聚合過程中，聚合物分子鏈吸附在鐵氧體粒子的表面和晶粒邊界上，對鐵氧體粒子產(chǎn)生的包覆作用減小了鐵氧體粒子的表面各向異性能，導致了復合物矯頑力減小。 此外，還用阻抗/材料分析儀測定了聚苯胺-鋅銅鉻鑭鐵氧體納米復合物在1MHz～

6、1GHz范圍內(nèi)的微波電磁參數(shù)(復磁導率和復介電常數(shù))。結(jié)果表明：復合物磁導率實部(μ')和虛部(μ")的減小主要跟鐵氧體的體積分數(shù)有關(guān)，通過自旋轉(zhuǎn)動機制解釋了聚苯胺含量對復合物微波電磁參數(shù)的影響。在納米復合物中存在多種的極化機制(如取向極化機制、界面極化機制等)，介電常數(shù)實部(ε')和虛部(ε")隨著頻率的降低而增大表明納米復合物在低頻段具有較強的界面極化；同時聚苯胺含量的減少，影響了聚苯胺分子的導電網(wǎng)絡，改變了聚苯胺與鐵氧體之間的界面