【摘 要】
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聚吡咯微纳米材料由于具有优良的物化性能,在电子器件中具有潜在的广泛的应用前景。提高聚合物的导电率是研究导电聚合的重要目的之一,而近年来的研究表明,聚吡咯的形貌与其
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聚吡咯微纳米材料由于具有优良的物化性能,在电子器件中具有潜在的广泛的应用前景。提高聚合物的导电率是研究导电聚合的重要目的之一,而近年来的研究表明,聚吡咯的形貌与其导电率有着密切的关系,所以控制聚吡咯的尺寸、维度和取向,使吡咯分子按照特定的规律进行组装、复合,对于提高其导电性能具有非常重要的实际意义。本论文以各种模板为形貌诱导剂,采用化学氧化法,制备出有序的聚吡咯纳米线、线束、颗粒以及特殊形貌的材料,并对其制备条件和制备原理进行了详细的探讨。本研究首先通过实验制备了以阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠为掺杂剂的聚吡咯,得到了各种微/纳米形貌的聚吡咯,研究了聚吡咯的形貌与聚吡咯的导电率之间的关系,并且研究了实验条件对聚吡咯形貌和导电性能的影响。通过实验获得了制备聚吡咯纳米线及线束的最佳方案,控制十二烷基硫酸钠溶液的浓度为0.75mol/L不变,吡咯单体的加入量为0.03mol/L时,可以得到纳米线结构的聚吡咯,吡咯单体的加入量增加到0.075mol/L时,可以得到纳米线束结构的聚吡咯,聚吡咯线束的有序度和导电率都达到最佳值。改变表面活性剂的种类,以对甲苯磺酸钠为掺杂剂时,得到纳米聚吡咯颗粒。本文以天然大分子明胶的稀溶液为模板合成了导电聚吡咯,发现明胶在聚吡咯的合成过程中起到的是软模板的作用。明胶溶液控制在极稀的浓度范围,明胶分子在水中可能以单分子卷曲状态存在,吡咯单体在非常狭小的单个卷曲分子空间内聚合,所以合成出的聚吡咯颗粒尺寸可以达到几十纳米之内。并且还可以制备出部分有序的聚吡咯材料,但形成特殊的形貌与掺杂剂和吡咯单体的加入量有关。最后,参考了关于在有机单晶表面制备具有类似于晶体结构的聚吡咯的文献,在低温下先制备出硝酸钾晶体,然后在其表面聚合吡咯单体,由此得到非常有趣的山谷状结构的聚吡咯材料,并且其导电率相比于聚吡咯颗粒提高了4个数量级。
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