聚吡咯纳2f微米结构的制备和表征

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1、湖南大学硕士学位论文聚吡咯纳/微米结构的制备和表征姓名：徐冠军申请学位级别：硕士专业：材料科学与工程指导教师：陈宪宏;钟文斌20070416聚吡咯纳/微米结构的制备和表征摘要聚吡咯（PPy）纳/微米结构结合了环境稳定性好、导电性高、合成容易和纳米结构的优点，在分子导线、化学传感器或驱动器、气体分离膜等方面有着潜在的应用。本文采用化学氧化聚合的方法合成了PPy纳米线，采用两步法制备了单分散的聚苯乙烯（PS）/PPy核/壳结构，并初步探讨了它们的形成机理。主要结果如下：(1)在十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）存在的条件下，以无机酸磷酸（PA）为掺杂剂，吡咯（Py）在15℃聚

2、合合成了超亲水的PPy纳米线，其直径约为40-50nm，长度可达到几微米。结果表明，CTAB的存在是PPy纳米线形成的必要条件之一，其浓度在0.0014-0.017M之间时都可以得到规整的PPy纳米线；PA作为掺杂剂，有利于形成规整的PPy纳米线，其浓度在0-3M之间时不会影响PPy纳米线的形貌；Py的浓度为0.019-0.038M时，可以得到规整的PPy纳米线，而降低为0.0048M时，可以观察到带状结构的PPy；聚合温度升高到50℃时可得到由PPy纳米粒子相互连接组成的线，而温度降低到0℃时得到不规整的PPy纳米线。此外，TGA测试结果表明，PA和CTAB的使用显著

3、提高了PPy纳米线的热稳定性能，氮气氛条件下从常温升温至1000℃时，失重仅为55%左右。(2)在CTAB存在的条件下，以有机酸2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPSA）为掺杂剂，Py在15℃聚合合成了润湿性可控的PPy纳米线，其直径约为20-40nm，长度可达到几微米。结果表明，相对磷酸体系，AMPSA、Py浓度分别在0-0.034M和0.0048-0.038M之间时，可以得到规整的PPy纳米线，而聚合温度在0-15℃之间变化也不会影响PPy纳米线的形貌；通过调节反应试剂比例（CTAB/AMPSA），可得到润湿性可控的PPy的纳米结构；TGA测试结果表明，PPy的热

4、稳定性能分别随反应体系中CTAB（0-0.04M）和AMPSA（0-0.14M）浓度的增加而提高。(3)采用两步法制备了单分散的PS/PPy核/壳结构。结果表明，PPy纳米粒子沉积在PS微球表面，紧密排列形成壳层，随着反应体系中吡咯单体浓度的增加，部分PPy会聚集在一起形成亚微米尺寸的粒子。关键词：聚吡咯；纳米线；超亲水；润湿性可控；核/壳结构；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸II硕士学位论文AbstractPolypyrrole(PPy)isoneoftheexcellentconductingpolymerswithgoodenvironmentstabilityan

5、dhighconductivity,anditiseasytosynthesis.Nano/microstructuredpolypyrrolepossesstheadvantagesofbothnanostructuresandorganicconductors.Theyhavepotentialapplicationsinconductingmolecularwires,chemicalsensors(suchasactuators),andgas-separationmembranes.Here,PPynanowireswassuccessfullysynthes

6、izedbychemicaloxidativepolymerization.Inaddition,Monodispersecore/shelllatexparticlescomposedofpolystyrene(PS)coreandathinconductivePPyshellweresynthesizedbytwo-stagepolymerization.AplausiblemechanismfortheformationofPPynanowiresandPS/PPycore/shellstructureswasdiscussed.Themainresultsare

7、concludedasfollows:(1)SuperhydrophilicPPynanowireswassynthesizedatabout15℃byoxidativepolymerizationinthepresenceofcetyltrimethylammoniumbromide(CTAB),andPhosphonicacid(PA)wasusedasthedopant.PPynanowiresareoftheuniformdiameterof40-50nmwithlengthuptoseveralmicrometers.Itisf