聚噻吩/碳纳米管导电复合材料制备与性能研究

摘要

导电高分子及其复合材料由于巨大的潜在应用价值正受到研究者们广泛的关注。聚噻吩是一种重要的结构型导电高分子材料，在掺杂态或非掺杂态都具有很高的环境稳定性，并且由于结构的多功能性，使得其在电导体、电极材料、有机半导体等应用领域都有很好的发展。本文对聚噻吩及聚噻吩/碳纳米管复合材料的制备和性能进行了深入的研究，主要包括以下几个方面： 1.聚噻吩的制备条件与性能的关系实验采用化学氧化聚合法，通过改变聚噻吩的合成条件：温度、浓度和反应时间，得到了一系列样品，对样品的结构和性能研究表明：不同的制备条件会影响噻吩环的连接方式，直接影响聚噻吩结构的分布。聚噻吩的结构差异和导电性能直接相关，实验证明以α-α连接方式为主的聚噻吩具有更高的电导率。 2.聚噻吩/碳纳米管复合材料的制备与性能研究通过共混多壁碳纳米管(MWNTs)和聚噻吩(PTh)，制备了聚噻吩/碳纳米管复合材料，复合材料表现出良好的导电性能(电导率达16.1 S/m)。对复合材料的分析表征结果表明：MWNTs和PTh之间存在强的相互作用，MWNTs上的离域电子与聚噻吩主链上的π电子之间形成π-π共轭，电子从MWNTs转移到聚噻吩，增加了主链的有效共轭长度，提高了复合材料的导电性能。 3.聚噻吩/碳纳米管复合材料的导电机理和模型从结构和相互作用方面对聚噻吩/碳纳米管复合材料进行了研究，结果表明：一方面聚噻吩本身的结构对其导电性能有一定的影响，另一方面MWNTs作为一种掺杂剂，和聚噻吩之间存在强的相互作用。电子从MWNTs转移到聚噻吩。MWNTS和它周围被掺杂的聚噻吩通过π-π共轭作用结合在一起，形成相对独立的导电单元，在复合材料的导电体系中起到主要作用，随着这种导电单元数量的增加直至相互接触，形成大的导电体系，复合材料的电导率达到最大值。

目录

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第一章绪 论

1.1导电高分子复合材料概述

1.1.1导电高分子复合材料的定义与分类

1.1.2导电高分子复合材料的制备方法

1.1.3导电高分子复合材料的导电机理

1.1.4导电高分子复合材料的性能与应用

1.2导电高分子/CNTs复合材料研究现状

1.2.1导电高分子/CNTs复合材料的制备方法

1.2.2导电高分子/CNTs复合材料的应用与研究进展

1.3导电高分子聚噻吩及其复合材料研究进展

1.3.1聚噻吩及其衍生物的制备方法

1.3.2聚噻吩及其衍生物的性能与应用

1.3.3聚噻吩基复合材料的研究进展

1.4论文研究目的和内容

第二章聚噻吩的制各条件与性能关系

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1原料与试剂

2.2.2不同温度条件聚噻吩的制备

2.2.3不同浓度条件聚噻吩的制备

2.2.4不同反应时间聚噻吩的制备

2.2.5分析与测试仪器

2.3结果与讨论

2.3.1聚噻吩制备条件的选择

2.3.2聚噻吩聚合温度对结构的影响

2.3.3聚噻吩结构和性能的关系

2.4小结

第三章聚噻吩/MWNTs复合材料制备与性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1原料与试剂

3.2.2聚噻吩的制备

3.2.3 MWNTs的处理

3.2.4 PTh/MWNTs复合材料的制备

3.2.5分析与测试仪器

3.3结果与讨论

3.3.1复合材料的导电性能

3.3.2复合材料的热性能

3.3.3复合材料的结构变化

3.3.4复合材料中聚噻吩与MWNTs之间的相互作用

3.4小结

第四章聚噻吩/MWNTs复合材料的导电机理和模型

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1原料与试剂

4.2.2样品制备

4.2.3分析与测试仪器

4.3结果与讨论

4.3.1 聚噻吩迮接方式对导电性能的影响

4.3.2聚噻吩构象变化对导电性能的影响

4.3.3复合材料的导电机理

4.3.4复合材料导电模型的推测

4.4小结

第五章结论

参考文献

已发表论文

致 谢