含氮类导电高分子微/纳米结构材料的制备及表征

论文摘要

由于纳米科学和纳米技术的迅速发展,对具有特殊结构和特殊形貌的微/纳米材料的研究引起了科学家们的高度重视。本论文选用吲哚、苯胺和N-甲基苯胺为合成单体,采用界面聚合法与微乳液聚合法制备了一系列含氮类导电高分子微/纳米结构材料,从以下三个角度进行讨论:从合成方法出发,用界面聚合和微乳液聚合制备了聚吲哚、聚苯胺、聚（N-甲基苯胺）及吲哚和苯胺的共聚物,考察了不同的合成方法对聚合物微观形貌的影响。结果表明:在油水体系中,两相界面处单体的扩散速率对微观形貌的影响较大,且油滴亦可以作为反应的模板,达到对微观形貌的有效控制。在微乳液体系中,由于表面活性剂起到了软模板的作用,该法更容易获得一系列的特殊形貌,例如空心微/纳米球,实心球和“囊泡”等。从合成条件出发,详细讨论了反应温度、掺杂酸的种类（对于界面聚合）、表面活性剂（十六烷基三甲基溴化铵,CTAB）浓度（对于微乳液聚合）及单体和氧化剂摩尔浓度等因素对聚合物微观形貌的影响。结果发现:较低的反应温度（≤0℃）由于降低了反应速率,更有利于规整形貌的形成;表面活性剂在微乳体系中形成的胶束作为软模板,提供了聚合空间,而其形状受自身浓度的影响;较高的单体与氧化剂摩尔浓度不利于特殊形貌的形成。从分子结构出发,讨论了不同的分子结构对聚合物微观形貌的影响。不同的分子结构具有不同的生长方向,例如吲哚更倾向于三维空间聚合,N-甲基苯胺中由于–CH3的引入,使其线性发展变的困难。要想控制其生长趋势,必须借助外界的其它因素控制。综上所述,根据单体自身的结构特征,通过有效的控制外界因素,可以进一步控制聚合物的微观形貌。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 导电高分子微/纳米结构
• 1.1.1 导电高分子微/纳米结构简介
• 1.1.2 导电高分子的结构特征、掺杂和导电原理
• 1.1.3 导电高分子微/纳米结构的性质
• 1.1.4 导电高分子微/纳米结构的应用
• 1.2 导电高分子微/纳米结构的制备方法
• 1.2.1 硬模板法
• 1.2.2 无模板自组装法
• 1.2.3 界面聚合法与微乳液聚合法
• 1.3 含氮类高分子材料
• 1.3.1 吲哚的结构特征
• 1.3.2 聚苯胺及其衍生物
• 1.3.2.1 聚苯胺的氧化聚合机理
• 1.3.2.2 聚苯胺的衍生物
• 1.4 本课题研究目的和研究内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 聚吲哚微/纳米球的制备及其性能研究
• 第一节 微乳液法与界面聚合法制备聚吲哚的比较研究
• 2.1.1 实验部分
• 2.1.1.1 试剂
• 2.1.1.2 聚吲哚的合成
• 2.1.1.3 样品测试方法
• 2.1.2 结果与讨论
• 2.1.2.1 红外光谱
• 2.1.2.2 紫外吸收光谱
• 2.1.2.3 扫描电子显微镜（SEM）与透射电子显微镜（TEM）
• 2.1.2.4 结晶性
• 2.1.2.5 电化学测试
• 2.1.3 小结
• 第二节 微乳液法制备聚吲哚空心球条件探索
• 2.2.1 实验部分
• 2.2.1.1 试剂
• 2.2.1.2 聚吲哚的合成
• 2.1.1.3 样品测试方法
• 2.2.2 结果与讨论
• 2.2.2.1 红外光谱
• 2.2.2.2 紫外光谱
• 2.2.2.3 扫描电子显微镜（SEM）与透射电子显微镜（TEM）
• 2.2.2.4 结晶性
• 2.2.2.5 电化学测试
• 2.2.3 小结
• 第三章 芳香族苯胺类微/纳米球的制备及其性能研究
• 第一节 界面聚合法制备不同N-位取代聚苯胺微球及其性能研究
• 3.1.1 实验部分
• 3.1.1.1 试剂
• 3.1.1.2 聚合物的合成
• 3.1.1.3 样品测试方法
• 3.1.2 结果与讨论
• 3.1.2.1 红外光谱
• 3.1.2.2 紫外吸收光谱
• 3.1.2.3 扫描电子显微镜（SEM）与透射电子显微镜（TEM）
• 3.1.2.4 结晶性
• 3.1.2.5 电化学测试
• 3.1.3 小结
• 第二节 界面聚合法制备聚（N-甲基苯胺）微/纳米球及其条件探索
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.1.1 试剂
• 3.2.1.2 聚合物的合成
• 3.2.1.3 样品测试方法
• 3.2.2 结果与讨论
• 3.2.2.1 红外光谱
• 3.2.2.2 紫外吸收光谱
• 3.2.2.3 扫描电子显微镜（SEM）与透射电子显微镜（TEM）
• 3.2.2.4 结晶性
• 3.2.2.5 电化学测试
• 3.2.3 小结
• 第三节 微乳液聚合法制备聚（N-甲基苯胺）微/纳米球及其条件探索
• 3.3.1 实验部分
• 3.3.1.1 试剂
• 3.3.1.2 聚合物的合成
• 3.3.1.3 样品测试方法
• 3.3.2 结果与讨论
• 3.3.2.1 红外光谱
• 3.3.2.2 紫外吸收光谱
• 3.3.2.3 扫描电子显微镜（SEM）与透射电子显微镜（TEM）
• 3.3.2.4 结晶性
• 3.3.2.5 电化学测试
• 3.3.3 小结
• 第四章 吲哚与苯胺共聚物微/纳米空心球的制备及其性能研究
• 第一节 界面聚合法制备吲哚与苯胺共聚物微米空心球及其表征
• 4.1.1 实验部分
• 4.1.1.1 试剂
• 4.1.1.2 共聚物的合成
• 4.1.1.3 样品测试方法
• 4.1.2 结果与讨论
• 4.1.2.1 红外光谱
• 4.1.2.2 紫外吸收光谱
• 4.1.2.3 扫描电子显微镜（SEM）与透射电子显微镜（TEM）
• 4.1.2.4 结晶性
• 4.1.2.5 电化学测试
• 4.1.3 小结
• 第二节 微乳液聚合法制备吲哚与苯胺共聚物微/纳米空心球及其表征
• 4.2.1 实验部分
• 4.2.1.1 试剂
• 4.2.1.2 聚合物的合成
• 4.2.1.3 样品测试方法
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.2.2.1 红外光谱
• 4.2.2.2 紫外吸收光谱
• 4.2.2.3 扫描电子显微镜（SEM）与透射电子显微镜（TEM）
• 4.2.2.4 结晶性
• 4.2.2.5 电化学测试
• 4.2.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 个人简介及攻读硕士期间发表、整理论文情况
• 致谢