导电聚合物/无机物纳米复合材料的制备及催化性质研究

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由于材料在实际应用中对于多功能性的要求,制备导电聚合物/无机物复合纳米材料已经成为当前材料制备领域的研究热点之一。制备导电聚合物/无机物复合纳米材料的方法有很多种,不同方法制备出的复合物中组分间的结合方式和结合力不同,使得复合产物的性质也不同。此外,无机纳米组分的粒径对复合材料性能的影响也很大,通常情况下,纳米结构的粒径越小,复合材料的性能越好。因此通过控制实验方法和条件制备出粒径较小且分布均匀的无机纳米结构是导电聚合物/无机物复合纳米材料研究领域一个很重要的研究课题。本论文从制备新型的导电聚合物/无机物复合微/纳米结构出发,通过下面两条途径制备了具有高性能的多功能性导电聚合物/无机物复合微纳米结构。一、通过改变制备方法提高组分的分散性及组分间的结合程度和结合力来实现复合材料组分间的协同作用;二、通过控制无机组分的生长速率和生长环境等因素,制备出粒径较小且分布均匀的无机纳米粒子从而得到高性能的复合纳米材料。具体来说主要包括以下四方面的内容:第一、我们利用表面活性剂诱导聚合法制备了四氧化三铁/聚吡咯复合微球,并以该复合微球为载体(主要依靠它的稳定作用)制备了小粒径、高密度的铂纳米粒子修饰的聚吡咯空心微球。第二、我们结合静电纺丝技术和气相聚合方法成功地制备了聚吡咯/二氧化钛复合纳米纤维,并利用该复合纳米纤维作为纳米反应器,通过空间限域作用及载体的稳定作用在聚吡咯/二氧化钛复合纳米纤维中制备了高度分散且粒径很小的钯纳米粒子。第三、我们制备了巯基乙酸掺杂的聚苯胺纳米纤维,然后采用与聚苯胺分子以离子键相连的巯基乙酸为硫源,利用水热方法得到了相容性非常好的聚苯胺/硫化铜复合纳米纤维。第四、我们以盐酸掺杂的聚苯胺纳米纤维和氧化石墨/聚苯胺复合纳米片为还原剂及载体,通过将三价铁离子还原缓慢释放出二价铁离子从而降低普鲁士蓝的生成速率,成功地在两种载体表面生长了粒径较小且分布均匀的普鲁士蓝纳米粒子。进一步,我们利用多种测试手段对产物的形貌、化学组成和结晶形态等进行了研究,并对这些导电聚合物/无机物复合微/纳米结构的催化性能(包括化学催化、电化学催化以及类过氧化物酶催化)进行了详细的研究。
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