聚吡咯及其复合材料的制备和电性能研究

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聚吡咯是一种典型的导电高分子,分子链中有共轭结构使其具有良好的电荷传输能力,经过适当的掺杂可以获得高的导电性,在传感器、电容器、导电复合材料、太阳能电池中具有广泛的应用前景,但是其不熔融的特点一定程度上限制了其加工使用性能。因此在聚合的过程中使用各种模板直接形成特定的形貌,提高其导电性能及可加工性能成为研究重点。  我们通过使用两步法,在柠檬酸和十六烷基三甲基溴化铵的存在下,制备了聚吡咯包覆的铜纳米粒子。首次报道在不同温度的水溶液中通过一步反应制备聚吡咯/银纳米复合材料。将AgNO3水溶液和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)水溶液,同时加入吡咯单体,不同温度下反应后得到聚吡咯/银纳米复合材料。通过对形貌的研究表明,在产品的不同位置,聚吡咯包覆层的厚度不同。在一端的包覆厚度较厚一些,类似于球状,在另一端的的聚吡咯的包覆层相比较薄一些,并研究了反应物的配比和温度对产品形貌的影响。此外通过界面聚合的方法在不同的表面活性剂的存在下制备了聚吡咯/银纳米复合粒子。通过TEM、SEM对产品的形貌进行了分析,并使用XRD、FTIR以及四脚探针电导率仪对样品的其他性能进行了表征,结果证明合成了核壳结构的聚吡咯/银纳米复合材料。通过使用循环伏安测试、交流阻抗测试和恒电流充放电测试对产品的电性能进行了表征。结构证明以PVA作为分散剂制备的产品,在电流密度为2.45mAg-1时的比容量高达635.5Fg-1,50次循环后的比容量仍为开始的97%。  通过使用三种不同的分散剂,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、β-萘磺酸(β-NSA)和十二烷基硫酸钠(SDS)的水溶液中,通过化学氧化法分别制得了聚吡咯纳米颗粒。结果表明:两种表面活性剂为模板所制备的聚吡咯的形貌均为颗粒状,而且软模板和氧化剂的掺杂作用,对于导电聚吡咯的形貌、组成和提高导电聚吡咯的电导率起到了决定作用。  最后本文在甲基橙溶液中制备中制备了聚吡咯和聚吡咯/聚苯胺的纳米管,研究表明在不同的pH条件下甲基橙在水中的胶束状态会发生变化,聚吡咯和聚吡咯/聚苯胺的纳米管的形貌随着盐酸的加入量有很大的不同,证明了甲基橙在反应过程中起到了模板的作用,在不同的酸碱条件下,制备的样品的形貌和性能也有着很大的不同。
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