电化学合成聚苯胺及FeO/聚苯胺纳米复合材料的制备与表征

摘要

导电聚合物的聚苯胺(PANI)，由于其合成简单，环境稳定性好，具有很好的电学、光学性能，成为目前人们争相研究开发的热门材料。本论文以苯胺为主要研究对象，分别制备出聚苯胺膜和包含有四氧化三铁纳米颗粒的掺杂态聚苯胺纳米复合物。 (1)采用电化学聚合的方法，选择质子酸一硫酸为掺杂剂，在导电玻璃上聚合出聚苯胺膜。经分析，掺杂主要发生在醌式的氮原子上。并研究了不同反应时间与调节不同电流密度对聚苯胺膜形貌的影响。发现随着反应的进行，导电聚苯胺分子在形成电流通路的同时不断延伸，样品形貌依次从纳米颗粒到纳米纤维，最后纤维与纤维连接成片状网络结构。最后讨论了聚苯胺膜在形成过程中颜色的变化。由于不同结构的聚苯胺对应不同的颜色，因此可以通过控制颜色的变化，得到不同结构的聚苯胺。 (2)在有氧情况下制备出Fe3O4纳米颗粒后，用十二烷基苯磺酸(DBSA)作乳化剂及掺杂剂，合成了DBSA-PANI/Fe3O4纳米复合物，用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、傅立叶红外(FT-IR)等对该复合物进行了表征。结果显示，Fe3O4颗粒尺寸在10-20 nm之间，分布在聚苯胺基体中形成“蛋糕-花生米”结构。振动样品磁强计测量发现，随着Fe3O4纳米颗粒含量的增加，纳米复合物的饱和磁化强度Ms由1.33 emu/g增加到19.72emu/g，矫顽力Hc在72-82 Oe之间，而其电导率则由4.05x10-4S/cm下降至1.35x10-4 S/cm。

目录

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摘要

第一章绪论

1.1引言

1.2聚苯胺的基本概念

1.2.1聚苯胺的结构

1.2.2聚苯胺的导电机理

1.2.3聚苯胺的合成方法

1.2.4对聚苯胺的掺杂研究

1.3铁氧体/聚苯胺复合材料

1.3.1铁氧体/聚苯胺复合材料的制备方法

1.3.2铁氧体/聚苯胺纳米复合材料的结构

1.3.3铁氧体/聚苯胺复合材料的性能

1.4本论文的主要研究内容

第二章理论基础与研究方法

2.1引言

2.2电化学聚合反应

2.2.1电化学聚合反应概述

2.2.2电化学聚合的原理

2.2.3电化学聚合类型

2.3尖晶石型铁氧体的晶体结构与特征

2.3.1尖晶石型铁氧体的晶体结构

2.3.2尖晶石型铁氧体的磁性

2.4样品的表征

2.4.1扫描电子显微镜(SEM)

2.4.2傅立叶红外测试(FT-IR)

2.4.3 X射线衍射仪(XRD)

2.4.4透射电子显微镜(TEM)

2.4.5振动样品磁强计(VSM)

第三章电化学聚合聚苯胺及其表征

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验原料及仪器设备

3.2.2电化学合成聚苯胺

3.2.3结果表征

3.3结果与讨论

3.3.1红外光谱分析

3.3.2聚苯胺膜的扫面电镜分析

3.3.3聚合时间对聚苯胺膜的影响

3.4小结

第四章DBSA-PANI/Fe3O4纳米复合物的合成及性能表征

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1实验方法的确定

4.2.2实验试剂及实验仪器设备

4.2.3 Fe3O4纳米颗粒的制备

4.2.4 DBSA-PANI/Fe3O4纳米复合物的合成

4.2.5结构表征与性能测试

4.3结果与讨论

4.3.1DBSA-PANI/Fe3O4纳米复合物的结构表征

4.3.2 DBSA-PANI/Fe3O4纳米复合物的磁性和导电性

4.4小结

结论

参考文献

硕士期间研究成果

致谢