纳米银/聚苯胺复合材料的合成与性能

论文摘要

导电聚合物与金属纳米粒子形成的复合材料由于具有不同于聚合物或金属粒子的性质越来越受到人们的关注,在电催化、化学传感器、电容器以及防腐涂料等领域有着潜在的应用前景。在众多的有机导电聚合物中,聚苯胺（PANI）由于原料廉价易得、合成简单、电导率较高、环境稳定性好等优点已成为当今研究的热点。纳米银粒子具有稳定的物理化学性能,在电学、光学、和催化剂等众多方面具有十分优异的性能,已广泛应用于陶瓷材料、环保材料和涂料等许多领域。本文系统研究了盐酸掺杂体系二步合成工艺制备纳米银／聚苯胺复合材料的过程中,反应时间、温度、硝酸银的浓度、聚苯胺的用量、辅助还原剂对硝酸银转化率的影响,确定了盐酸掺杂体系制备纳米银／聚苯胺复合材料的最佳工艺条件：反应时间36h,温度40℃,硝酸银0.4mol/L,1g聚苯胺。初步探索了硝酸掺杂体系一步合成工艺制备纳米银／聚苯胺复合材料的过程中,反应时间和温度对硝酸银转化率的影响。应用透射电子显微镜、X-射线衍射仪、四探针测试仪、电化学工作站、FT-IR光谱仪、紫外—可见分光光度计对这两种酸环境下合成的纳米银／聚苯胺复合材料的结构与性能进行了表征。实验研究结果表明,盐酸掺杂二步合成工艺得到的纳米银／聚苯胺复合材料中银的平均粒径为30nm,纳米银“镶嵌”在聚苯胺基质中,颗粒分散度较高。硝酸掺杂体系一步合成工艺制备的复合材料为纤维状聚苯胺包裹银的结构。相同条件下,一步合成工艺制备过程中硝酸银的转化率明显高于二步合成工艺。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 聚苯胺概述
• 1.1.1 聚苯胺的发展历史
• 1.1.2 聚苯胺的分子结构
• 1.1.3 聚苯胺的特性
• 1.1.4 聚苯胺的制备方法
• 1.1.5 聚苯胺的应用
• 1.2 聚苯胺复合材料
• 1.2.1 聚苯胺/无机复合材料
• 1.2.2 PANI/聚合物复合材料
• 1.2.3 聚苯胺复合材料的制备方法
• 1.2.4 聚苯胺复合材料的应用前景
• 1.3 纳米银粒子概述
• 1.3.1 纳米银的制备
• 1.3.2 纳米银的应用
• 1.4 纳米金属/聚苯胺复合材料的研究进展
• 1.5 本文的研究意义及研究内容
• 第2章 二步合成工艺制备纳米银/聚苯胺复合材料
• 2.1 实验原料与仪器
• 2.2 纳米银/聚苯胺复合材料的制备
• 2.2.1 聚苯胺的合成
• 2.2.2 纳米银/聚苯胺复合材料的制备
• 2.3 硝酸银转化率的分析测试方法
• 2.3.1 分析方法
• 2.3.2 硝酸银转化率的计算
• 2.4 Ag/PANI复合材料的结构表征与性能测试
• 2.4.1 Ag/PANI复合材料的结构表征
• 2.4.2 Ag/PANI复合材料的电化学性能测试
• 2.4.3 Ag/PANI复合材料的光学性能
• 2.4.4 Ag/PANI复合材料的热性能
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 纳米银/聚苯胺复合材料的结构
• 2.5.2 反应条件对硝酸银转化率的影响
• 2.5.3 纳米银/聚苯胺复合材料的电化学性能
• 2.5.4 纳米银/聚苯胺复合材料的光学特性
• 2.5.5 纳米银/聚苯胺复合材料的TG曲线
• 2.6 小结
• 第3章 一步合成工艺制备纳米银/聚苯胺复合材料
• 3.1 实验原料与仪器
• 3.2 纳米银/聚苯胺复合材料的制备与表征
• 3.2.1 制备纳米银/聚苯胺复合材料的实验方法
• 3.2.2 硝酸银转化率的分析测试方法
• 3.2.3 Ag/PANI复合材料的表征与性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 纳米银/聚苯胺复合材料的结构
• 3.3.2 硝酸银的转化率与温度的关系
• 3.3.3 纳米银/聚苯胺复合材料的电导率
• 3.3.4 纳米银/聚苯胺复合材料的循环伏安曲线
• 3.3.5 纳米银/聚苯胺复合材料的紫外—可见光吸收特性
• 3.3.6 纳米银/聚苯胺复合材料的红外吸收特性
• 3.4 小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢