新型导电聚苯胺的合成及其性能研究

摘要

一、乙醇对化学合成聚苯胺纳米线的影响由于聚苯胺分子与乙醇分子间的氢键作用在很大程度上阻止了聚苯胺在聚合过程中发生团聚，在适量乙醇存在下，用过硫酸铵((NH4)2S2O8)作氧化剂，在0.4moldm-3苯胺+1.0moldm-3盐酸溶液中，化学合成制得了直径大约为50nm、比较均匀的聚苯胺纳米线。产物通过红外光谱、紫外光谱、透射电镜、热重分析以及X—衍射进行表征。实验结果表明：加入乙醇的量对聚苯胺的形貌有一定的影响，但其对聚苯胺电导率的影响不是很明显；当乙醇与苯胺的体积比为1∶2时，更有利于获得较为均匀、清晰的聚苯胺纳米线。 二、乙醇对电化学合成聚苯胺性质的影响在乙醇的影响下，通过循环伏安法聚合得到了相互交错的网状聚苯胺纳米纤维。研究了乙醇对沉积在两种不同工作电极上聚苯胺性质的影响。乙醇加入电解液中，可使苯胺发生氧化还原反应的速度加快。通过红外光谱、紫外光谱和扫描电镜对产物的结构和形貌进行了表征。实验结果表明：在扫描速率为60mVs-1时，制备聚苯胺纳米纤维的最佳合成条件为：电解液中含有0.04moldm-3苯胺，2.0moldm-3盐酸和一定量的乙醇；扫描电势范围为-0.2～1.0V(vs.SCE)；当采用铂片和镀铂的石英玻璃片作为工作电极时，电化学聚合时间分别为15min和30min。在乙醇作用下制备的聚苯胺膜，其紫外—可见光谱中聚苯胺链的π-π*电子跃迁和醌环激发的能量降低。 三、三氯化钆—聚苯胺纳米纤维的化学合成及其性质研究聚苯胺能与一些重金属离子和稀土阳离子相互作用，稀土元素特殊的电子性质可能赋予其特异的物理、化学性能。在三氯化钆存在下，化学聚合获得了聚苯胺纳米纤维。通过红外光谱、紫外光谱和扫描电镜、差热分析以及X-衍射等对产物进行表征。研究发现：钆离子能与聚苯胺链相互作用，使得聚苯胺性质发生改变。溶液中三氯化钆的存在较大地提高了导电聚苯胺的电导率和结晶度。红外光谱以及紫外光谱中波数的变化表明钆离子与聚苯胺链间存在相互作用。实验还研究了过硫酸铵用量对聚苯胺性质的影响，当三氯化钆与苯胺的摩尔比为2∶1，过硫酸铵与苯胺的摩尔比为1∶1时，能够制得更均匀、清晰的聚苯胺纳米纤维。 四、磁场和稀土阳离子存在下，电化学合成聚苯胺纳米粒子及其性质研究磁场能显著影响一些包含自由基(对)的化学反应，能导致大多数有机聚合物和生物大分子产生定向排列。稀土元素具有特殊的电子结构，顺磁性离子的存在能极大地增强磁定向效应、改善聚合物的性能。在不同稀土离子存在下，采用恒电位电解法，制得了直径为50nm左右，非常整齐、清晰的聚苯胺纳米粒子。文章研究了稀土阳离子和磁场对聚苯胺制备和性质的影响。研究发现磁场能加速聚合反应的进行，稀土阳离子的加入能够增强磁场对聚苯胺性质的影响。通过红外光谱、紫外光谱和扫描电镜对产物进行表征，并且研究了产物的电导率以及苯胺聚合的循环伏安图。实验结果表明磁场对聚苯胺链能产生定向作用；由于静电效应，在稀土阳离子和聚苯胺链间存在相互作用。另外，稀土阳离子的加入使得聚苯胺电导率有所增加，并且三氯化钕和三氯化铒对聚苯胺性质的影响比三氯化镧和三氯化钐更为明显。 五、磁场和三氯化铒对电化学合成聚苯胺膜形貌的影响磁场能改变分子取向，大多数有机聚合物分子和生物大分子能够沿着磁场方向定向排列，稀土铒离子的磁矩为9.6B.M。顺磁性稀土铒离子掺杂到聚苯胺链上可以提高磁场对其的定向作用。采用恒电势电解法，在磁场影响下电化学聚合得到了粒子大小均匀、粒径为80nm左右掺杂了铒的聚苯胺粒子，合成时控制电势为0.7V(vs.SCE)。研究了磁场强度以及ErCl3浓度对电化学沉积在两种不同铂电极上聚苯胺性质的影响。通过红外光谱、紫外光谱和扫描电镜等对产物进行表征。实验结果表明：聚苯胺链上亚胺氮原子与Er3+之间存在相互作用，相对较长的聚合时间和较高浓度的ErCl3有利于形成清晰、均匀的聚苯胺纳米粒子。

目录

中文摘要:

第一章 前言

第二章乙醇对化学合成聚苯胺纳米线的影响

第三章乙醇对电化学合成聚苯胺性质的影响

第四章三氯化钆-聚苯胺纳米纤维的化学合成及其性质研究

第五章磁场和稀土阳离子存在下电化学合成聚苯胺纳米粒子及其性质研究

第六章磁场和三氯化铒对电化学合成聚苯胺膜形貌的影响

作者硕士期间发表的论文

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