纳米结构聚吡咯的合成及其性能的研究

论文摘要

导电聚合物由于具有独特的微观结构和优异的物理化学性能而广泛应用于众多领域,比如纳米电子仪器、光电仪器、电极材料以及金属防腐等。聚吡咯（Polypyrrole,PPy）具有良好的电化学性能,是目前最受关注且最具有应用前景的导电聚合物之一。在本课题中,我们以Fe（NO3）3为氧化剂,通过化学氧化法合成了甲基橙（MO）掺杂的聚吡咯纳米管。通过研究发现,Fe（NO3）3的浓度会对聚吡咯纳米管的尺寸造成影响,而搅拌时间长短也会影响所得到的纳米管形状。另外,MO掺杂会大大增强聚吡咯的导电性能。我们对上述现象都做出了有关分析。而后,我们又在由十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、过硫酸铵（APS）、HCl和吡咯油滴构成的反相微乳液体系中合成了具有独特的回形针形貌的聚吡咯,研究了反应物和外界条件等对合成过程的影响。各种测试数据表明,CTAB的浓度会对聚吡咯纳米回形针的形貌和导电率造成很大影响,且合成温度也会影响纳米回形针的形成。最后,我们将聚吡咯纳米管和纳米回形针涂覆在工作电极表面,制作成聚吡咯修饰电极。循环伏安测试表明,聚吡咯纳米管修饰电极具有良好的氧化还原可逆性,这将非常有利于其在电极材料方面的应用。尽管聚吡咯回形针修饰电极的氧化还原可逆性相对较差,但仍是准可逆的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 引言
• 1.2 导电聚合物概况
• 1.2.1 导电聚合物的基本类型
• 1.2.2 导电聚合物的基本结构与特征
• 1.2.3 导电聚合物的导电机理
• 1.3 聚吡咯的化学结构和掺杂机理
• 1.3.1 聚吡咯的化学结构
• 1.3.2 聚吡咯的掺杂机理
• 1.4 聚吡咯的主要合成方法
• 1.4.1 化学氧化法
• 1.4.2 电化学法
• 1.5 聚吡咯纳米材料
• 1.5.1 纳米材料的概念和分类
• 1.5.2 聚吡咯纳米材料的制备方法
• 1.6 聚吡咯的应用
• 1.6.1 二次电池的电极材料
• 1.6.2 修饰电极的电催化材料
• 1.6.3 电控药物释放载体
• 1.6.4 传感器
• 1.6.5 离子交换树脂
• 1.6.6 金属防腐涂层
• 1.7 本课题的研究思路和任务
• 第二章 聚吡咯纳米管的合成
• 2.1 引言
• 2.2 合成机理
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 原料试剂与实验仪器
• 2.3.2 实验步骤
• 2.3.3 表征测试
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 聚吡咯纳米管的FT-IR 表征
• 2.4.2 聚吡咯纳米管的SEM 表征
• 2.4.3 聚吡咯纳米管的TEM 表征
• 2.4.4 聚吡咯纳米管的电导率测试
• 2.5 本章小结
• 第三章 聚吡咯纳米回形针的合成
• 3.1 引言
• 3.2 合成机理
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 原料试剂与实验仪器
• 3.3.2 实验步骤
• 3.3.3 表征测试
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 聚吡咯纳米回形针的FT-IR 表征
• 3.4.2 聚吡咯纳米回形针的SEM 表征
• 3.4.3 聚吡咯纳米回形针的TGA 测试
• 3.4.4 聚吡咯纳米回形针的电导率测试
• 3.5 本章小结
• 第四章 聚吡咯的电化学性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 原料试剂与实验仪器
• 4.2.2 实验步骤
• 4.2.3 表征测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 聚吡咯纳米管修饰电极的 CV 曲线
• 4.3.2 聚吡咯纳米回形针修饰电极的 CV 曲线
• 4.4 本章小结
• 第五章 结 论
• 参考文献
• 攻读硕士期间已发表的论文
• 致谢