由于材料在实际应用中对于多功能性的要求,制备金属氧化物@导电聚合物纳米复合材料已经成为当前材料制备领域的研究热点之一。它结合了导电聚合物、金属氧化物、纳米材料三方面的优点。这种复合材料不仅具备导电聚合物和金属氧化物的特殊性质,并且表现出了纳米材料所特有的表面效应、小尺寸效应和量子效应等。此外,导电聚合物中离域的大π键可以形成类似于无机半导体能带结构的最高占据分子轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO);当其与金属氧化物纳米材料复合时,两者之间的耦合作用能够使复合材料具有特殊的光、电、磁、催化等性能,因此在电子、光学、信息存储、电极材料、催化等领域有着广泛的应用。与此同时,这类材料还克服了单纯金属氧化物纳米粒子导电性能差、易团聚以及导电聚合物强度低、稳定性差等缺点。本论文在二氧化锰@聚吡咯同轴纳米管的制备及电化学性能研究;柔性二氧化锰纳米线薄膜的制备及其电化学性能研究;四氧化三铁@碳@聚苯胺三层核-壳结构复合微球的制备及其对有机染料吸附性能的研究;石墨烯@四氧化三铁@聚吡咯复合微球的制备及其对重金属Cr(Ⅵ)吸附性能的研究等方面进行了探索,并取得了如下创新性的研究结果:(1)二氧化锰@聚吡咯同轴纳米管的制备及电化学性能研究MnO2@导电聚合物同轴纳米结构的制备是一个繁琐的过程,通常需要引入表面活性剂。在本工作中,我们采用MnO2纳米管为氧化剂模板,利用其酸性条件下的氧化性,通过原位聚合吡咯单体得到了 MnO2@PPy同轴纳米管。FTIR、XRD、TGA和XPS表明成功制得MnO2@PPy复合材料。FESEM和TEM表明PPy壳层均匀的覆盖在MnO2纳米管的表面。研究发现酸的含量和外加氧化剂对所制备的产品的形貌有很大影响。电化学测试表明:MnO2@PPy同轴纳米管的比电容值为380 F g-1,为纯的MnO2纳米管的两倍,循环1000圈后比电容值为初始值的90%。(2)柔性二氧化锰纳米线薄膜的制备及其电化学性能研究采用水热法制备了高质量、超长的α-MnO2纳米线(直径为25 nm,长度为几百微米甚至几毫米)。通过简单的真空过滤,制备了超柔性并且厚度可控的α-Mn02纳米线薄膜。当薄膜厚度为30 μm时,其杨氏模量为225 MPa。系统地研究了NH4+浓度、反应温度等因素对晶体结构、形貌及纳米线长径比的影响。所制备的α-MnO2纳米线薄膜具有良好的电化学性质:在2 mV s-1时,比电容值为118 F g-1;扫描速率增加100倍时,仍然有初始电容值的42.4%。在25 mV s-1扫描速率下循环1000次后比电容值为原来的95.3%。(3)四氧化三铁@碳@聚苯胺三层核-壳结构复合微球的制备及其对有机染料吸附性能的研究采用原位聚合法制备了 Fe3O4@C@PANi三层核-壳结构复合微球。在反应过程中,碳中间层对核-壳结构的形成具有关键性的作用。通过调节苯胺单体的添加量,可以制备不同PANi层厚度(27 nm到62 nm)的复合微球。所制备的复合材料对甲基橙染料具有良好的吸附性能,吸附容量为120.2 mg g-1;经过5次的吸脱附后,复合材料的吸附容量仍然为初始容量的81%。(4)石墨烯@四氧化三铁@聚吡咯复合微球的制备及其对Cr(Ⅵ)吸附性能的研究由于Fe3O4容易发生自聚集现象,所制备的Fe3O4@导电聚合物复合材料也发生不同程度的团聚。利用氧化石墨烯(GO)中羧基、羰基等官能团的作用,成功地将Fe3O4微球锚定在石墨烯(graphene)表面,有效阻止了 Fe3O4微球和石墨烯的聚集。同时,利用Fe3O4微球在强酸条件下释放出具有氧化性的Fe3+,在其表面原位聚合吡咯单体得到graphene@Fe3O4@PPy复合微球。所制备的graphene@Fe3O4@PPy复合微球具有12.4 emu g-1的饱和磁化强度,可以方便地从溶液中分离。对Cr(Ⅵ)吸附容量为348.4 mg g-1,经过4次的吸脱附后,复合材料的吸附容量仍为初始容量的83.1%。