论文摘要
导电高分子中,由于聚苯胺（PANI）具有合成工艺简单、环境稳定性高、化学性质稳定、电导率可控性、独特的电化学性能、和可逆的掺杂/去掺杂机理等特点,而被广泛的研究。但是,用一般化学法聚合的聚苯胺由于在普通溶剂中难溶和难熔而可加工性能差,成为加速聚苯胺实用化进程的主要障碍。而乳液聚合过程易于控制、无散热和粘连等问题,所得聚苯胺分子量高、分布窄。且在许多情况下乳液聚合的产物无需进一步分离,就可被直接利用。近年来,因为金属纳米粒子具有独特的光学、催化性和电荷贮存能力,再加上聚苯胺环境稳定性高、电导率可控性、独特的电化学性能,金属纳米粒子结合导电聚苯胺形成的复合材料也越来越引起人们的关注。其中,聚苯胺-金（PANI-Au）复合材料,特别是聚苯胺-纳米金复合材料（PANI-AuNPs）还具有特殊的电荷传递性和在金表面自发的形成巯基单分子层的能力,而在传感器和微电子装置中有很大的运用潜力。本论文首先利用石英晶体微天平（QCM）技术研究了聚苯胺乳液聚合和聚苯胺-纳米金复合材料制备的动力学。以（NH4）2S2O8（APS）为氧化剂,十二烷基苯磺酸（DBSA）同时为乳化剂和掺杂剂,采用乳液聚合方法制备聚苯胺,通过研究PANI在QCM金电极上沉积形成膜的动力学,从而研究了聚苯胺膜形成的动力学过程。结果表明:反应对APS是0.5级,对苯胺是1级,反应速率随温度的升高而增加,产量却减小,从而得出表观活化能Ea=41.15 kJ/mol;随着DBSA浓度的增加,聚苯胺生成速率减小,而产量增大。再通过QCM与UV-Vis光谱技术进行比较,初步推断出乳液聚合的动力学过程与膜的形成情况是相符的。其次,以氯金酸（HAuCl4）为氧化剂,苯胺（An）为还原剂在HCl溶液中通过双原位合成法制备聚苯胺-金复合材料,用QCM实时监测复合材料在其金电极上形成复合膜的过程,研究了膜形成的动力学,并用SEM对膜的形貌进行了表征,结果表明:反应对氧化剂为0.5级,对苯胺为1.5级;反应速率随温度的升高而增大,随HCl浓度增大而减小;从而得出表观活化能Ea=40.32 kJ/mol;形成的纳米金均匀的分散在膜的表面和内部,粒径约为400nm。同时与反应的实时UV-Vis光谱表征进行了比较,从而得出复合膜形成的动力学结果,并初步推断出复合材料制备的动力学结果与膜的形成是基本相同的。最后,同时利用QCM和UV-Vis光谱技术研究了聚苯胺/纳米金复合材料原位氧化聚合方法中纳米金对聚合反应的影响。这里,利用双氧水既作为氯金酸的还原剂同时又作为苯胺的氧化剂来制备聚苯胺/纳米金的复合材料,通过控制双氧水与氯金酸反应不同的时间,再加入苯胺盐酸溶液,对苯胺的聚合产生了不同的影响,从而得出双氧水与氯金酸反应产生的纳米金对苯胺的聚合反应有催化作用;并FT-IR光谱对所得的复合材料进行了表征。
论文目录
相关论文文献
标签：聚苯胺论文; 动力学论文; 石英晶体微天平论文; 聚苯胺纳米金复合材料论文;