聚苯胺作为导电高分子,具有制备方法简单、质子酸可掺杂、稳定性好及导电性适中等优点,并具有优异的光、电、磁等方面的性质,可应用于电池、电容器、发光二极管、化学物质及气体传感器等器件的制备,受到了研究者们的广泛关注。当然,不同合成方法得到的聚苯胺形貌、尺寸千差万别,其性质也迥然不同。为实现聚合产物结构及其形貌的精确可控就必须深入认识影响相关过程的主要因素,特别是各种主要分子间相互作用力在聚集态结构形成过程中扮演的主要角色。本论文尝试利用原位核磁共振技术并结合合成实验开展了聚苯胺纳米管形成机理的初步研究。本论文主要开展的工作有：(1)通过一维核磁共振谱(1H NMR)、自旋-晶格弛豫时间(T1H)和扩散系数(DOSY)等核磁共振的测定实验,研究了不同水杨酸浓度下苯胺单体胶束内主要物种的分子间作用规律。我们发现通过苯胺和苯胺正离子之间快速的质子交换最终将苯胺单体聚集在水杨酸周围形成球形胶束。在考察利用水杨酸存在下合成聚苯胺纳米管的反应体系中所形成的胶束中发现,此体系明显有别于传统胶束体系的一个典型特征是胶束内各主要物种的结合很疏松并且苯胺单体的运动能力很强,为认识纳米管的形成做了相关的铺垫。(2)改变反应过程中乙酸与乙二酸的浓度、掺杂酸(乙酸、乙二酸和丙酸、丙二酸)羧基的数量、掺杂酸碳链的长度(乙酸、丙酸和乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、乙二酸)合成了一系列掺杂聚苯胺。通过对比所合成聚苯胺的结构、掺杂状态、结晶性和形貌等方面的性质,总结了相应掺杂酸浓度、羧基数量和碳链长度与聚合物结构的关联关系：①改变掺杂酸浓度的实验结果发现乙酸浓度对聚苯胺的形貌影响不大,而乙二酸浓度则对相应产物的形貌有较大影响,并且发现形貌越均匀单一的产物往往其结晶性也越高。②改变掺杂酸羧基数量的实验结果发现二元羧酸对聚苯胺形貌的影响是双方面的：若碳链较短,二元羧酸对聚苯胺的形貌影响不仅仅是酸度上的影响,还有结构上的影响；若碳链较长时,二元羧酸对聚苯胺的形貌影响主要是以酸度上的影响为主。③改变掺杂酸碳链长度的实验结果发现无论是一元酸还是二元酸掺杂的聚苯胺当中,其形貌主要是以纳米纤维和纳米管为主。从结构分布情况,结合②中给的信息,可以得到羧酸的结构对苯胺胶束的影响是一个竞争的过程：羧酸中的羧基有利于羧酸与苯胺之间更好的形成稳定的胶束。而碳链的增长则会使二元羧酸的对称性变差，使得苯胺与羧酸之间形成的胶束变得不稳定,最终会导致产物形貌变得不规整。