配位—聚合—水热法制备聚苯胺铁氧体纳米复合物及吸波性能

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1、分类号069学校代码10542密级学号20110212114“配位．聚合．水热”法制备聚苯胺／铁氧体纳米复合物及吸波性能StudyonMicrowaveAbsorptionPropertiesofPolyaniline／FerriteNanocompositesSynthesizedby“Coordination．Polymerization．Hydrothermal’’Method指导教师姓名、职称堑盔塑塾撞湖南师范大学学位评定委员会办公室二零一四年五月摘要文献研究发现，导电聚合物／无机纳米复合物的制备方法通常是先制备无机纳米粒子，再将导电聚合物原位生长在无机物的表面。形成的目标产物多呈现核

2、．壳包覆结构，存在的主要缺陷是由于无机纳米粒子容易团聚，必须首先将其超声分散或通过表面修饰改性后再分散在一定的介质中才能进行后续复合过程。鉴于苯胺单体的氮原子上具有孤对电子，能与许多过渡金属离子形成配合物，因此作者设计了在聚苯胺基质上生长无机纳米粒子的新方法。具体步骤如下：首先将苯胺单体与金属离子(Mn+)反应生成配合物，再加入氧化剂过硫酸铵(APS)弓I发苯胺聚合，这样金属离子(Mn+)便同时掺杂到聚苯胺分子链中，然后加碱调节介质pH值，通过后续水热反应使聚苯胺链中的金属源成核、生长、晶化形成预期的无机纳米粒子，获得非掺杂态聚苯胺基纳米复合物，最后将产物经适当酸掺杂获得兼具导电性及磁性的新型

3、纳米复合材料，作者将此法命名为“配位一聚合一水热”法。具体研究内容及结果如下：(1)首先将苯胺单体与金属离子(Fe3+、C02+)反应生成配合物，再加入氧化剂过硫酸铵(APS)引发苯胺单体聚合，得到金属离子掺杂的聚苯胺。采用扫描电镜(SEM)研究了金属离子对合成聚苯胺形貌的影响，结果发现，金属离子的种类、含量、不同金属离子共存及聚合过程温度等因素对制备的聚苯胺形貌产生很大的影响。(2)采用“配位．聚合．水热法’’制备了本征态PAn．FeOOH，PAn—CoFe204及PAn．CoLa0．15Fel．8504纳米复合物，再以磺基水杨酸掺杂获得兼具导电性和导磁性复合物，考察了反应物配比及掺杂酸浓度

4、等因素对产物电磁性能的影响。通过扫描电镜(SEM)、X．射线衍射(Ⅺm)、红外光谱(FT-IR)及电磁测量等手段对复合物的形貌、结构及电磁性能进行了表征。(3)PAn／FeOOH纳米复合物中当FeOOH的质量分数为24．12％时，复合物电导率为O．83S／cm，具有最佳的吸波性能：当材料厚度为3n'lirl时具有最大反射损耗．33．75dB，对应的频率为12．88GHz，小于．10dB的带宽达6．14GHz：PAn／CoFe204纳米复合物中当CoFe204的质量分数为8．86％时，复合物的电导率约为O．43S／cm，具有最佳的吸波性能：其厚度为2nllTl时，在16．01GHz处最大反射损耗

5、为一16．71担，小于．10dB的带宽达4．68GHz，并且不同厚度的材料表现出不同的吸波性能；PAn／CoLaxFe2畸04纳米复合物，当X=0．15即La取代量为7．5％，而CoLa并Fe2嘎04占复合物的质量分数为8．23％，复合物电导率为O．833S／cm时，具有最佳的吸波性能：其厚度为2mill，在15．91GHz处最大反射损耗为．42．65dB，小于．10dB的带宽达6．14GHz，吸波性能优良，同时满足了高性能吸波材料所必须的“轻、薄、强、宽”的使用要求。(4)比较了PAn．FeOOH、PAn．CoFe204和PAn．CoLa0．15Fe1．8504纳米复合物的电磁性能，并对其吸

6、波机理进行了探讨。通过各复合物吸波性能的比较发现，除了材料的电导率、磁导率及各组分的阻抗匹配外，材料的比表面积、界面效应及孔特征对其吸波性能也有很大的影II响。结果还发现，随着PANCoLa0．15Fel．8504复合物厚度的增加，材料的吸波峰个数逐渐增多，由原先的1个变为2个和3个，并且吸收峰分布于低频、中频和高频段。该研究结果对未来吸波材料根据使用需求进行剪裁和调控具有指导作用。关键词：“配位．聚合．水热”法；吸波材料；PAn／FeOOH；PAn／CoFe204；PAn／CoRF嘎Fe2．x04IVAbstractUptonow,theconventionalmethodofprepari

7、ngconductivepolymer／inorganicnanocompositesisthatinorganicparticleshavebeensynthesizedandembeddedinthepolymermatrixviainsitupolymerizationorprecipitationmethod．Mostofthetargetproductsshowacore-shellst