导电聚合物/无机纳米复合材料的合成与性能研究

摘要

众多共轭高分子材料中，聚苯胺、聚吡咯以其价格低廉、合成工艺简单、环境稳定性好、导电性能优良而被受关注，是最具开发应用前景的导电聚合物。本研究重点着眼于寻求一种简便可行的合成途径，将具有优良的导电性能、耐腐蚀耐磨性能好的氮化钛、氮化铬和具有优良的光、电特性的ITO嵌入到导电聚吡咯、聚苯胺中，以期通过有机相和无机相的协同效应获得新型的聚吡咯(PPy)/氮化钛(TiN)、聚吡咯(PPy)/氮化铬(CrN)、聚苯胺(PANI)/氮化铬(CrN)、聚吡咯(PPy)/氧化铟锡(ITO)和聚苯胺聚苯胺(PANI)/氧化铟锡(ITO)纳米复合材料。 采用氨解法制备了TiN、CrN纳米粉体，对TiN、CrN纳米粉体进行表面改性，使其均匀分散到吡咯单体中。采用原位聚合法制备了TiN/PPy、CrN/PPy纳米复合材料。对合成的复合材料用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FT—IR)、四探针测试仪等方法进行了表征与检测。结果表明：PPy成功地包覆在TiN、CrN纳米颗粒表面，形成了纳米TiN/PPy、CrN/PPy复合材料；复合材料具有优良的电性能。 通过原位聚合的方法，在冰水浴中制得CrN/PANI、CrN/PPy纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对样品进行了表征，采用四探针测试仪测定了材料的电导率。结果表明：纳米CrN掺杂的聚苯胺电导率较聚苯胺提高了一个数量级，较文献报道TiN/PANI高一个数量级，复合材料具有良好的导电性。 以InCl3、SnCl3等为原料，采用水热法制备了ITO纳米棒；采用化学沉淀法制备了ITO纳米颗粒。通过原位聚合法制得PPy/ITO、PANI/ITO纳米复合材料的。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对样品进行了表征，采用四探针测试仪测定了材料的电导率。 结果表明：制得的PPy/ITO、PANI/ITO纳米复合材料具有优良的导电性能。PPy/ITO纳米复合材料的电导率受ITO粒子的微观结构的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1导电聚合物材料

1.2聚合物/无机纳米复合材料

1.3聚合物/无机纳米复合材料的复合形式

1.4聚合物/无机纳米复合材料的设计与制备方法

1.4.1聚合物/无机纳米复合材料的设计

1.4.2有机/无机纳米复合材料的制备方法

1.5聚合物/无机纳米复合材料的应用

1.6聚合物/无机纳米复合材料国内外研究现状

1.7聚合物/无机纳米复合材料研究存在的主要问题及前景展望

1.8本文研究的内容和意义

第二章聚吡咯/氮化物纳米复合材料的制备及表征

2.1实验部分

2.1.1实验试剂

2.1.2实验仪器

2.1.3实验过程

2.1.4表征技术

2.2结果及讨论

2.2.1氮化物的XRD分析

2.2.2聚吡咯/氮化物纳米复合材料的XRD分析

2.2.3聚吡咯/氮化物纳米复合材料的TEM分析

2.2.4聚吡咯/氮化物纳米复合材料的FTIR分析

2.2.5聚吡咯/氮化物纳米复合材料的电导率测定

2.3小结

第三章聚苯胺/CrN纳米复合材料的制备及表征

3.1实验部分

3.1.1实验试剂

3.1.2实验仪器

3.1.3实验过程

3.1.4表征技术

3.2结果与讨论

3.2.1 PANI/CrN纳米复合材料XRD分析

3.2.2 PANI/CrN纳米复合材料的FTIR分析

3.2.3 PANI/CrN纳米复合材料的TEM分析

3.2.4 PANI/CrN纳米复合材料的电导率测试

3.3小结

第四章聚吡咯(聚苯胺)/ITO复合材料的制备及表征

4.1实验部分

4.1.1实验试剂

4.1.2实验仪器

4.1.3实验过程

4.1.4表征技术

4.2结果与讨论

4.2.1醇热法制备SnO2粉体

4.2.2化学沉淀法制备ITO纳米粉体

4.2.3水热法制备棒状ITO

4.2.4碳纳米管水热法制备ITO线

4.2.5聚合物/ITO复合材料的XRD分析

4.2.6聚合物/ITO复合材料的FTIR分析

4.2.7聚合物/ITO复合材料的SEM分析

4.2.8聚合物/ITO复合材料的电导率测试

4.3小结

第五章结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文与申请的专利