导电纳米复合材料的制备及性能研究

论文摘要

近年来,由于导电聚合物纳米材料具有优异的光、电、气敏性能而成为科学家研究的热点。聚乙撑二氧噻吩作为一种导电聚合物,在掺杂态或非掺杂态都具有很高的环境稳定性和结构功能性。因而,在电导体、电极材料、有机半导体等领域有广泛的应用。本文对聚乙撑二氧噻吩及聚乙撑二氧噻吩复合材料的制备及性能进行了较为深入的研究。其主要内容归纳如下：1.采用化学氧化法制备PEDOT,通过改变聚合条件得到一系列产物,分别用扫描电镜和四探针对样品的粒径和导电性进行测试,结果表明：当反应时间为10h时,掺杂剂TSANa的质量百分数为10%,FeCl3与EDOT的摩尔比为0.8,反应温度为60℃时,得到的PEDOT材料具有较高的电导率。2.以氨水为催化剂,在醇水混合溶剂中水解正硅酸乙酯（TEOS）,制备了不同粒径的单分散二氧化硅（SiO2）微球。并利用扫描电子显微镜（SEM）分别对样品进行了表征。然后以自制的纳米SiO2为原料,在不同的实验条件下,制备得到了不同粒径的单分散表面含有磺酸基（-S03H）的纳米二氧化硅（SiO2）微球。并利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）分别对样品进行了表征。最后,以FeCl3为氧化剂,可以使EDOT单体在表面含有磺酸基（-S03H）的SiO2微球表面发生氧化聚合反应。结果表明：当FeCl3与EDOT的摩尔比为0.8,TSANa的质量百分数为6%,反应时间为4h,得到的复合材料具有较高的电导率。3.采用乳液聚合法成功制备了表面含有磺酸基（-S03H）的聚苯乙烯（PS）微球,并利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）分别对样品进行了表征。再以表面含有磺酸基（-S03H）的聚苯乙烯微球为原料,成功制得了具有良好导电性的PEDOT/PS复合材料。结果表明：用表面带有磺酸基（-S03H）的聚苯乙烯为原料,且反应时间为10h,掺杂剂TSANa的质量百分数为9%,反应温度为60℃时,得到的PEDOT/PS复合材料具有较高的电导率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 导电聚合物
• 1.1.1 导电聚合物的发展
• 1.1.2 导电聚合物的种类和导电机理
• 1.1.3 几种常见的导电聚合物
• 1.2 聚乙撑二氧噻吩
• 1.2.1 聚乙撑二氧噻吩概述
• 1.2.2 聚乙撑二氧噻吩的聚合方法
• 1.2.3 聚乙撑二氧噻吩的应用
• 1.3 纳米复合材料
• 1.3.1 导电纳米复合材料的发展
• 1.3.2 纳米材料
• 1.3.3 聚合物/无机纳米复合材料的方法简介
• 1.3.4 纳米复合材料的应用
• 1.3.5 聚噻吩基复合材料的研究进展
• 1.4 论文研究目的和内容
• 第二章 聚乙撑二氧噻吩导电微球的制备
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料
• 2.2.2 材料的合成
• 2.2.3 实验测试与表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 掺杂前后PEDOT的结构式
• 2.3.2 反应时间对PEDOT电导率的影响
• 2.3.3 掺杂剂TSANa用量对PEDOT电导率的影响
• 2.3.4 三氯化铁与EDOT的用量比对PEDOT电导率的影响
• 2.3.5 不同反应温度对电导率的影响
• 2.3.6 SEM测试结果
• 2.4 结论
• 第三章 聚乙撑二氧噻吩/二氧化硅导电微球的制备
• 3.1 单分散纳米二氧化硅微球的制备
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 实验部分
• 3.1.3 结果与讨论
• 3.1.4 结论
• 3.2 单分散改性纳米二氧化硅微球的制备
• 3.2.1 引言
• 3.2.2 实验部分
• 3.2.3 结果与讨论
• 3.2.4 结论
• 3.3 聚乙撑二氧噻吩/二氧化硅复合材料制备及导电性研究
• 3.3.1 引言
• 3.3.2 实验部分
• 3.3.3 结果与讨论
• 3.3.4 SEM分析
• 3.3.5 结论
• 第四章 聚乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯导电微球的制备
• 4.1 聚苯乙烯纳米微球的制备
• 4.1.1 引言
• 4.1.2 实验部分
• 4.1.3 实验测试与表征
• 4.1.4 结果与讨论
• 4.1.5 结论
• 4.2 聚乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯纳米微球的制备
• 4.2.1 引言
• 4.2.2 实验部分
• 4.2.3 实验测试与表征
• 4.2.4 结果与讨论
• 4.2.5 结论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文
• 导师简介
• 作者简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书