化学气相聚合制备导电聚合物复合纳米材料

摘要

随着人们对于导电聚合物及其复合材料的深入研究,导电聚合物复合纳米材料在电化学及敏感材料领域的优势逐渐显现出来。本论文选择以导电聚合物PEDOT作为基体,采用化学气相聚合法制备PEDOT及其与石墨烯、氧化石墨烯和纳米银的复合纳米材料,并研究了这些材料的导电性、电化学性能及气敏性能,为进一步的制备高性能PEDOT薄膜及其复合纳米薄膜材料提供重要参考。本论文的主要研究内容如下:
　　1、采用化学气相聚合法制备了PEDOT导电薄膜,并对成膜工艺进行优化,研究了PEDOT导电薄膜的导电特性。结果表明其电导率先随化学气相聚合时间的增加而增大,然后达到一稳定值,进一步的研究表明薄膜的电导率最大可达17.3 S/cm。
　　2、采用化学气相聚合法制备PEDOT与氧化石墨烯(GO)复合纳米材料,然后以葡萄糖为还原剂对氧化石墨烯进行还原处理,获得PEDOT/还原氧化石墨烯(RGO)复合纳米薄膜。研究了复合薄膜的导电性能和电化学性能。结果表明在相同制备条件下, PEDOT/GO、PEDOT和PEDOT/RGO的电导率依次增大。PEDOT/RGO复合薄膜的比容量可达114.4 F/g,远高于纯PEDOT材料的比容量。
　　3、采用化学气相聚合法制备PEDOT与纳米银复合材料。对复合薄膜的导电性和电化学性能进行了研究。研究结果表明,PEDOT/纳米银复合薄膜的电导率为54.8 S/cm,高于纯PEDOT薄膜的电导率(17.3 S/cm)。拉曼光谱测试发现PEDOT/纳米银复合薄膜的拉曼峰值明显增强,呈现表面增强拉曼散射现象。电化学特性研究表明,纳米银的加入使得PEDOT/纳米银复合纳米材料具有良好的电化学特性,薄膜的比电容为100.3 F/g。充放电循环测试1000次后,比容量保持率为80.5％,具有良好的电化学稳定性。
　　4、采用LB膜法制备了氧化石墨烯超薄膜,并使用水热法还原氧化石墨烯。采用化学气相聚合制备PEDOT/还原氧化石墨烯复合纳米材料;研究了还原氧化石墨烯LB膜和复合薄膜对于低浓度NO2气体的敏感性能。结果表明复合薄膜对低浓度的NO2气体有较好的响应特性。

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第一章 绪 论

1.1 导电聚合物

1.2 纳米材料

1.3 PEDOT及其复合物的研究进展

1.4论文选题的目的及其意义

第二章 主要的制备及表征方法

2.1 PEDOT复合材料薄膜的制备方法

2.2 主要分析测试方法简介

2.3 本章小结

第三章 化学气相聚合制备PEDOT薄膜及其性能研究

3.1 PEDOT薄膜的制备

3.2 PEDOT薄膜的表征

3.3 PEDOT薄膜的导电性能

3.4 PEDOT薄膜的电化学活性

3.5本章小结

第四章 气相聚合制备PEDOT/还原氧化石墨烯及其特性

4.1 PEDOT/还原氧化石墨烯导电薄膜的制备

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

第五章 化学气相聚合制备PEDOT/纳米银复合薄膜及特性研究

5.1实验部分

5.2 结果与讨论

5.3 本章小结

第六章 PEDOT/还原氧化石墨烯LB膜的制备及特性研究

6.1 PEDOT复合还原氧化石墨烯薄膜的制备

6.2 气敏特性测试方法

6.3 PEDOT复合还原氧化石墨烯的表征

6.4 PEDOT复合薄膜的气体敏感测试

6.5 本章小结

第七章 全文总结与展望

7.1 全文总结

7.2 后续工作展望

致谢

攻读硕士学位期间取得的成果