聚苯胺納米材料的制備、結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、聚苯胺（PANI）是一種具有較寬導(dǎo)電率范圍、特殊的氧化還原作用、良好的環(huán)境穩(wěn)定性、合成方法簡(jiǎn)單及成本低等特點(diǎn)的有機(jī)高分子導(dǎo)電材料。作為一種導(dǎo)電聚合物，PANI在電致變色、金屬防腐、催化、LED、傳感器、二次電池、氣體分離膜和太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。雖然有關(guān)PANI的研究已經(jīng)十分廣泛和細(xì)致，但是在制備方法、性能和應(yīng)用研究等方面還存在著各種問(wèn)題，各項(xiàng)研究工作還需要進(jìn)一步深入進(jìn)行。
　　 由于具有納米尺度的PANI材料

2、能夠賦予其新的功能或改善其性能，因此具有納米結(jié)構(gòu)的PANI納米材料的相關(guān)研究已經(jīng)得到研究人員越來(lái)越多的重視。本文在前人研究工作的基礎(chǔ)上，以不同的制備方法和不同的摻雜劑制備了具有不同形貌的PANI納米材料。
　　 以過(guò)硫酸銨(APS)為氧化劑、磺基水楊酸(SSA)為摻雜劑，采用界面聚合方法，在水相/有機(jī)相界面處合成了SSA摻雜的PANI納米線(xiàn)。為了理解PANI納米線(xiàn)的形成機(jī)理，討論了合成條件SSA/AN、有機(jī)相、反應(yīng)時(shí)間和溫度對(duì)產(chǎn)

3、物形貌的影響；進(jìn)一步研究了有機(jī)相對(duì)合成PANI的化學(xué)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶性、電導(dǎo)率和產(chǎn)率的影響。通過(guò)FT-IR、UV-Vis、SEM和XRD等對(duì)PANI進(jìn)行了表征。研究結(jié)果表明：SSA/苯胺(AN)和有機(jī)相對(duì)聚苯胺的形貌具有重要影響。當(dāng)有機(jī)相密度小于水時(shí)，產(chǎn)物具有更好的形貌、結(jié)晶度、產(chǎn)率和導(dǎo)電率。此外，反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物形貌、化學(xué)結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電率、結(jié)晶度的影響也進(jìn)行了一定研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物的形貌，結(jié)晶度和電導(dǎo)率均具有重要影響。
　　 采

4、用自組裝法制備了過(guò)氧聚鎢酸(PPTA)摻雜的PANI納米棒、納米板和海膽狀結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明PPTA濃度和反應(yīng)溫度對(duì)PANI納米結(jié)構(gòu)的形成具有重要影響。隨著PPTA濃度從0.11mol/L增加到0.29mol/L，將獲得納米棒和海膽狀結(jié)構(gòu)。隨著溫度的降低，具有放射型枝狀粗糙表面的納米板的量將逐漸增加，這種表面形成可能是由摻雜劑分子結(jié)構(gòu)、PANI分子鏈的線(xiàn)性特征和二次成核引起。
　　 利用羧基與SiO2表面的羥基的酯化反應(yīng)，使用丁

5、二酸對(duì)SiO2表面進(jìn)行修飾。在經(jīng)修飾過(guò)的SiO2形成的pickering中制備PANI/SiO2復(fù)合材料及PANI米線(xiàn)。當(dāng)SiO2的用量為0.25g時(shí)，甲苯(含AN)和過(guò)硫酸銨(APS)水溶液被混合后，有機(jī)相被分散在水中，在此過(guò)程中，SiO2顆粒將吸附于甲苯/水相界面處充當(dāng)乳化劑進(jìn)而形成pickering乳液。由于經(jīng)修飾的SiO2顆粒在界面處分散不均勻，所以在顆粒之間存在空隙。液滴中的苯胺擴(kuò)散至界面時(shí)，一小部分被吸附在顆粒表面，由于AP

6、S存在于水相中，所以聚合反應(yīng)將發(fā)生在SiO2顆粒和表面SiO2顆粒的空隙處。產(chǎn)生的PANI顆粒的親水性強(qiáng)于親油性，因此顆粒將逐漸向水相生長(zhǎng)延長(zhǎng)，最終通過(guò)界面處的聚合反應(yīng)而生長(zhǎng)成為PANI納米線(xiàn)。當(dāng)SiO2用量為0.05g時(shí)，因顆粒較少而被充分分散在水相中，不能形成具有一定形狀的膠束，當(dāng)聚合開(kāi)始后，丁二酸一端的羧基將充當(dāng)摻雜劑進(jìn)入PANI分子鏈中。因此摻雜過(guò)程將發(fā)生在顆粒表面處，最終形成PANI/SiO2復(fù)合材料。
　　 利用快速