导电聚苯胺纳米材料制备、性能及应用概述

《导电聚苯胺纳米材料制备、性能及应用概述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、导电聚苯胺纳米材料制备、性能及应用概述第一章绪论1.1导电聚合物一般而言，导电聚合物(导电高分子)材料可分为两大类：一是导电聚合物复合材料；二是导电聚合物是结构型导电聚合物，也叫电子导电聚合物。1977年，美国物理学家Heeger与Shiraka的聚乙炔（Polyacetylene，PA)薄膜，这一研究成果宣告了导电聚合物的诞生。时至今日，关于结构型导电聚合物的研宄与应用工作更是取得了一系列重大进展。本论文体系中的导电聚合物就是指结构型导电聚合物，也就是电子导电聚合物。电子导电聚合物，又称共辄导电聚合物。聚乙炔（Polyacetylene，PA)、聚P比略(Polypyrrole

2、，PPy)、聚苯胺(Polyaniline，PANl)、聚苯撑(Polyphenylene)和聚噻吩(PTH)等都属于电子导电聚合物。这类聚合物的共同特征为聚合物主链上含有交替的单键和双键，从而形成了线性共辄71电子主链(C~C键和C=C键交替排列的高分子链，或C一N、C_S、N-S等共轭体系)，这种结构给电子提供了离域迁移的条件，而71电子的流动则为聚合物提供了导电的可能性。Scheme1-1为部分常见的电子导电聚合物的分子结构。在有机物中，虽然71键可提供有限离域性，但是电子仍不是导电的自由电子；当有机化合物中存在共辄结构时，7C电子的离域性增强，电子的可移动范围也随之扩大。

3、因此，具有跨键离域移动能力的共辄结构是聚合物成为导体的必要条件。目前已知的电子导电型聚合物内部均有大的共拖71电子体系，而电子导电型聚合物中的载流子就是聚有跨键移动能力的价电子。1.2导电聚苯胺聚苯胺(Polyaniline,PANI)被认为是最有可能得到实际应用的导电高分子之一：聚苯胺易合成，易处理，生产成本低，耐高温及抗氧化性能好，并可具有令人较为满意的导电性能。聚苯胺存在三种显著的状态：全还原态、中间氧化态和全氧化态。1987年，MacDiarmidt提出了苯式/醌式结构单元共存的聚苯胺结构模型，聚苯胺的分子结构是由还原单元(-B-NH-B-NH-)和氧化单元(-B-N=Q

4、=N-)构成，其中B和Q分别指苯环和醌环。聚苯胺的结构可用Scheme1-2表示：目前，人们广泛接受的苯胺化学氧化聚合反应机理是阳离子自由基聚合机理，聚合反应可分为链引发、链增长、链终止。20世纪60年代，Desurville[8]等以过硫酸铵(NH4(S204)2)为氧化剂，制备了电导率为10S/cm的聚苯胺，并以聚苯胺为电极组装二次电池。1980年，Diaz[9]等利用电化学法制备了高质量的聚苯胺，此后电化学法合成聚苯胺引起了科学家的强烈关注。1985年，MacDiarmid等利用氧化偶合的方法在酸性条件下合成聚苯胺，并首次发现其导电性能。化学氧化聚合法是最常用的一种常聚苯胺

5、合成方法，其他还有电化学氧化聚合法、真空蒸镀法、等离子聚合法[12]和光聚合法[13]等。化学氧化聚合合成聚苯胺是在酸性介质中，用强氧化剂氧化苯胺单体，得到掺杂态的聚苯胺。化学氧化聚合法制备聚苯胺主要受到以下因素的影响：氧化剂的种类和浓度，质子酸的酸度(pH值)，苯胺单体的浓度和反应体系的温度等。第二章导电聚苯胺/楼酸化聚乙嫌醇纳米胶粒的制备与性能2.1引言聚苯胺(PANI)因为具有易于合成，高导电性，电化学氧化还原可逆性和良好的环境稳定性等优点，而受到了人们广泛的关注⑴。目前，关于PAN!的应用研宄己经涉及二次电池[2]、电磁屏蔽装置，吸附剂材料[4]，以及金属腐烛防护涂料[5

6、6]等。然而由于其的不溶性和难加工性,PANI的一些潜在的应用尚未被开发，为了改善其可加工性，很多方法，例如给PANI引入侧基，用功能质子酸掺杂聚苯胺，使用聚合物稳定剂制备聚苯胺胶体分散液[]，等等。其中，借助聚合物稳定剂制备聚苯胺胶体分散液是大家目前普遍采用的方法之一?15]。但通常有在普通溶剂中，聚苯胺颗粒的再分散稳定性差，这会影响聚苯胺颗粒与其他材料的相容性。因此，开发具有良好分散性的导电聚苯胺胶体粒子具有重要意义。憐酸酯化聚乙稀醇(P-PVA)[i、憐酸与聚乙炼醇通过酯化反应制得)可以用作金属络合物，阳离子交换树脂，阴离子型聚电解质水凝胶，和聚合物稳定剂[17_19]。但

7、是，目前还未有关于将P-PVA用作稳定剂和共掺杂剂制备导电聚苯胺胶体纳米粒子及其分散液的报道。本研究以P-PVA为聚合物稳定剂和共掺杂剂，在1.0M的HCl水溶液，以过硫酸铵为氧化剂，通过化学氧化聚合制备聚苯胺胶体纳米粒子及其水相分散液。2.2实验部分聚乙稀醇(PVA)，天津化学试剂公司，聚合度为1700;苯胺(99.9%)，天津化学试剂公司，使用前需减压蒸馆；过硫酸钱(APS，99.9%),天由天津化学试剂公司提供的；盐酸(HC1，36-38%)，白银化学试剂厂。P-PVA的详