纳米聚苯胺及其金纳米复合材料的可控制备及表征

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fly383910564
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
聚苯胺及其复合材料的微观结构、形貌及尺寸对其物理化学性能有着巨大的影响,使得其微/纳米结构的形貌调控研究引起了人们的广泛关注。因此设计和合成形貌可控的微/纳米结构聚苯胺及其复合材料已成为当前材料科学家研究的热点。本论文借助乙二醇反应介质的辅助,通过简单的化学聚合方法,制备了聚苯胺纳米纤维和纳米棒;并利用化学一步合成方法,合成了聚苯胺/纳米金复合纳米纤维和纳米球,以及聚苯胺/花状纳米金形貌复合材料,分析了反应条件与形貌结构间的关系,提出了其形成机理。主要结果如下:首先,分别以APS和H2O2为引发剂,在无模板条件下,利用化学聚合法制备出了尺寸和形貌可控的的聚苯胺纳米纤维和纳米棒。该材料可轻易地分散于水、乙醇等极性溶剂形成稳定的聚苯胺纳米胶体分散液。对其形成机理的研究发现:乙二醇与苯胺单体和聚苯胺间存在的强烈氢键,是导致聚苯胺一维取向生长的主要因素。其反应条件对产品的形貌、尺寸和性能具有明显的影响。随着温度的升高,一维纳米结构聚苯胺的纵横比和电导率减小,而产率增大。当H2O2与苯胺单体的摩尔比为2,APS与苯胺单体的摩尔比为1时,产品具有最佳的导电性能。此外,聚苯胺纳米纤维(APS为氧化剂)的电导率和形貌与掺杂酸的浓度和种类有明显的关系,掺杂酸浓度的增加,有利于电导率和产率的提高,而当用有机功能酸CSA为掺杂剂时却不能获得聚苯胺纳米纤维形貌。通过比较发现搅拌的存在,有利于产品氧化度、掺杂水平、电导率和产率的提高。其次,在乙二醇溶液中,通过化学一步合成法合成了一维形貌的聚苯胺/纳米金复合材料。结果表明,反应温度和氧化剂浓度对复合材料的形貌、纳米金粒径及分布均有很大的影响。随着温度的升高,聚苯胺纤维的长度增加,纤维直径和纳米金的粒径减小。电化学实验表明,反应温度为10℃时,复合材料具有更好的导电性和电活性,而纳米金也具有较好的分布。复合材料的长度及纳米金的粒径随氧化剂浓度的提高而增大,但纤维的直径却减小。当氧化剂与苯胺单体的摩尔比为1:5时,产物中同时存在聚苯胺/纳米金复合纤维和微米级的复合球。此外,当H2O2存在时,有利于纳米金粒径和分布均匀性的提高,从而获得了高均匀的聚苯胺/纳米金复合纤维。最后,以硫酸代替盐酸作为掺杂剂,在H2O2存在下,采用化学一步合成法制备了聚苯胺/花状纳米金复合材料。通过实验证实了盐酸中的氯离子对氯金酸的氧化还原反应有抑制作用,而硫酸根离子由于没有抑制作用,使反应速度更快,从而导致复合材料从一维形貌转变为聚苯胺/花状纳米金形貌。随后发现,不仅硫酸可以改变反应速度,而且双氧水也对反应速率产生影响。因此,当反应中无H2O2存在,且降低反应温度,获得了形貌和尺寸可控的聚苯胺/纳米金复合纳米球。对其形成机理的研究表明初形成纳米金或聚苯胺/纳米金复合颗粒间的不断聚集生长,以及Au3+在裸露金表面的不断还原是形成复合球形貌的主要原因。复合球的直径随氧化剂浓度的增大而减小,形成表面突枝更均匀的“刺球”形貌复合球。然而,当氧化剂过量时,却只能形成纳米金粒径只有5nm的聚苯胺/纳米金复合纤维。研究发现,搅拌的存在,对复合球的直径没有太大的影响,却有利于聚苯胺/纳米金复合球表面光滑度的提高。
其他文献
SAN树脂即苯乙烯-丙烯腈共聚物,具有丙烯腈和苯乙烯两种组分的协同性能,是一种综合性能优良的热塑性塑料。目前主要采用连续本体法聚合工艺生产,遵从自由基共聚反应机理。NaH
近30年以来,基于有机化合物的共轭的聚合物和小分子材料在发光二极管、太阳电池等有机光电领域获得了蓬勃的发展,极大地促进了它们的产业化进程。在这些材料中间,具有电荷传输特
随着现代制造业的快速发展,人们对切削刀具、磨具及耐磨零部件的硬度、耐磨性和使用寿命等性能提出了更高的要求。因此,超硬材料逐渐向低密度、低摩擦系数、低成本等方向发展
冲蚀磨损是工程表面不断受到含有微小体积粒子的流体冲击,表面材料出现损失的一种磨损现象。固体粒子冲蚀磨损会导致工程表面或机械零部件的寿命低于设计指标,带来经济损失,如:修
虚拟仿真(VR)技术应用于教学已成为目前学校教学手段之一。虚拟仿真技术不但可以辅助教学,更能够调动学生学习的积极性,同时能够实现学生对新知识、新技术的了解。本文介绍了
作为微机电系统(MEMS)、集成电路(IC)和芯片实验室(LOC)等领域的基本组件,微/纳米图形结构在现代工业社会中处于一个举足轻重的地位。本文合成了可光固化的聚硅氮烷先驱体材
意象艺术是张爱玲小说有别于传统通俗小说的一个重要特征,也是区别于其他作家的突出标志。文章通过对张爱玲一系列月亮小说的分析,展现了其笔下月亮的丰富意蕴,集中国的古典
<正>为了客观评价地方性法规的立法质量,判断立法目的实现情况,为法规的修订、废止、新立或延用提供依据,市人大常委会城建环保办公室组织有关人员,通过广泛查阅国内外文献资
Si3N4、SiC及CNTs/SiC复合材料既是优异的结构材料,又可作为功能材料,在军事、商用、民用方面具有其它材料无可比拟的应用前景:纳米空心碳球具有密度低、比表面积大、本征阻尼
<正>在生活中,"低碳环保生活"的理念渐渐被人们熟悉和了解,2010年上海世博会的最大亮点就是为人们提供了多种多样的低碳生活方式,在教学中我们有必要融入"低碳环保生活"这一