掺溴聚苯胺及多壁碳纳米管/掺溴聚苯胺复合材料的导电性能研究

论文摘要

导电高分子及其复合材料有巨大的潜在应用价值受到研究者们广泛的关注。聚苯胺是一种重要的本征型导电高分子,易制备,单体成本低廉,可通过合成条件控制结构和光电性质,在掺杂态或非掺杂态都具有很高的环境稳定性,使其在电学,电子学,热电学,电化学,电磁学,电致发光材料以及传感器等领域都有很好的应用前景。本论文通过化学氧化法制备聚苯胺,进行溴和氢溴酸掺杂,聚苯胺（PANI）的电导率比掺杂前提高了11-13个数量级。采用红外光谱、热重分析、紫外可见光谱和X射线光电子能谱分析研究了溴和氢溴酸对PANI的掺杂作用,探讨了掺杂PANI的导电机理。结果表明,和氢溴酸对PANI的质子酸掺杂不同,溴掺杂过程中产生的溴负离子增加了PANI的载流子浓度,形成了电子转移复合物,提高了聚苯胺的电导率。通过机械共混制备MWNTs/PANI和MWNTs/掺溴PANI复合材料,复合材料表现出良好的导电性能。采用红外光谱、热重分析、紫外可见光谱、X射线衍射光谱和X射线光电子能谱研究MWNTs/掺溴PANI复合材料的导电性能和导电机理。结果表明,MWNTs和被掺杂的掺溴PANI通过π-π和p-π共轭作用形成电子转移复合物,组成了一个个独立导电单元,在复合材料的导电体系中起主要作用,随着导电单元数量的增加至相互接触,导电网络形成,复合材料的电导率达到最大值。

论文目录

• 论文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 导电高分子概述
• 1.1.1 导电高分子的定义与分类
• 1.1.2 导电高分子材料的掺杂
• 1.1.3 导电高分子材料的导电机理
• 1.1.4 导电高分子的性能与应用
• 1.2 导电高分子/CNTs复合材料研究现状
• 1.2.1 导电高分子/CNTs复合材料的制备方法
• 1.2.2 导电高分子/CNTs复合材料的应用与研究进展
• 1.3 聚苯胺及其复合材料研究进展
• 1.3.1 聚苯胺的制备方法及性能
• 1.3.2 聚苯胺基复合材料的研究进展
• 1.4 论文研究目的和内容
• 第二章 掺杂PANI与PANI/MWNTs复合材料的制备与电性能测试
• 2.1 掺溴PANI的制备与电性能测试
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 聚苯胺的制备
• 2.1.3 掺溴PANI样品的制备
• 2.1.4 氢溴酸掺杂PANI样品的制备
• 2.1.5 掺溴PANI和氢溴酸掺杂PANI样品的电性能测试
• 2.2 PANI/MWNTs复合材料的制备与电性能测试
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 PANI和掺溴PANI的制备
• 2.2.3 MWNTs的处理
• 2.2.4 PANI/MWNTs和掺溴PANI/MWNTs复合材料的制备
• 2.2.5 PANI/MWNTs和掺溴PANI/MWNTs复合材料的电性能测试
• 第三章 溴掺杂聚苯胺的导电性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 聚苯胺的制备
• 3.2.3 掺溴PANI和氢溴酸掺杂PANI样品的制备
• 3.2.4 分析与测试仪器
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 掺溴PANI和氢溴酸掺杂PANI样品的电导率
• 3.3.2 红外光谱分析
• 3.3.3 热重分析及热处理
• 3.3.4 固体紫外-可见光谱分析
• 3.3.5 X射线光电子能谱分析
• 3.4 掺杂机理的推测
• 3.5 小结
• 第四章 掺溴聚苯胺/MWNTs复合材料的导电性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 PANI和掺溴PANI的制备
• 4.2.3 聚苯胺/MWNTs和掺溴聚苯胺/MWNTs复合材料的制备
• 4.2.4 分析与测试仪器
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 复合材料的电导率
• 4.3.2 红外光谱分析
• 4.3.3 热重分析与热处理
• 4.3.4 固体紫外-可见光谱分析
• 4.3.5 X射线粉末衍射分析
• 4.3.6 X射线光电子能谱分析
• 4.3.7 SEM分析
• 4.3.8 复合材料的导电机理
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 已发表论文
• 致谢