论文题目: 聚苯胺微米/纳米结构的制备及表征
论文类型: 博士论文
论文专业: 水产品加工及贮藏工程
作者: 李桂村
导师: 张志焜
关键词: 聚苯胺,纳米纤维,纳米带,纳米管,微球
文献来源: 中国海洋大学
发表年度: 2005
论文摘要: 聚苯胺的分子链由共轭双键构成，经过氧化还原剂化学处理后该高聚物可以从绝缘体变成导体。一维聚苯胺微米／纳米结构同时拥有有机导体和低维纳米结构的优点，它在高分子导线，化学传感器或激发器，气体分离膜等方面有着潜在的应用。本文从表面活性剂自组装和聚苯胺的刚性分子链出发，分别采用“软模板”法和“无模板”法制备了一维聚苯胺微米／纳米结构，并初步探讨了其结构和形成机理。主要结果如下： (1)以十六烷基三甲基氯化铵作为结构指导剂在乙酸中进行化学氧化聚合合成出了树枝状的聚苯胺纳米纤维，其直径约为60-90nm。研究发现，随着十六烷基三甲基氯化铵浓度的降低，聚苯胺纤维分支的直径和长度下降，直至形成纳米粒子的团聚体。 (2)以十六烷基三甲基溴化铵作为结构指导剂在乙酸中合成了聚苯胺纳米带，其厚度约为40-50nm，宽度约为200-400 nm，长度可达到几微米到几十微米。提高十六烷基三甲基溴化铵的浓度可以得到半管状的纳米带结构。 (3)用等摩尔十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基苯磺酸钠组成的混合表面活性剂作指导剂盐酸作掺杂剂在水溶液中制备了网状的聚苯胺纳米纤维。这些纤维的直径约为30-60nm，长度可达几百纳米甚至几微米。随着十六烷基三甲基溴化铵摩尔比率的提高，聚苯胺纳米纤维的直径稍有增大。这些纤维的直径远小于单一表面活性剂合成的聚合产物。网状聚苯胺纳米纤维的电化学活性明显比在弱酸中合成的聚苯胺大。 (4)以十二烷基苯磺酸钠作为结构指导剂盐酸作掺杂剂在水溶液中在静态下合成了塌陷的亚微米聚苯胺管。随着十二烷基苯磺酸钠浓度的降低，其平均宽度从1微米下降到500 nm以下，而长度从几十微米下降到几微米；而在-7℃下可以得到亚微米的圆管状的聚苯胺结构。在超声波作用下在0℃下反应1h得到了截面类似长方形的亚微米聚苯胺扁管；而超声反应10 h则得到了管壁褶皱的聚苯胺束状结构。(5)采用小分子掺杂剂通过无模板法成功的合成了聚苯胺纳米纤维和纳米管。利用对氨基苯磺酸作掺杂剂可以合成出树枝状聚苯胺纳米纤维。聚苯胺纤维的直径约为8仁12Onln，其长度可达几微米。这些聚苯胺纳米纤维相互连接形成Y形结构。随着对氨基苯磺酸浓度的提高，树枝状聚苯胺纳米纤维直径从80一120nIn下降到30巧onrn，其长度没有明显改变。利用酒石酸作掺杂剂可以合成出海胆状的聚苯胺纳米结构。它是由放射状排列的聚苯胺纳米纤维和一个核构成的。这些聚苯胺纳米纤维呈树枝状结构，而单个的纤维是一个锥体，其直径沿长度方向下降。TEM照片表明放射状聚苯胺纳米结构具有连通的空心管道。实验发现，在反应初期聚苯胺形成的表面上存在许多未生长完全的聚苯胺纳米棒的核结构。随着聚合时间的延长，这些纳米棒继续进行外延生长形成树枝状结构。酒石酸浓度较低时只能得到无序分布的聚苯胺纳米管聚集体。 (6)采用分散聚合法合成了平均直径约542lun的Fe3O4/P(s口AA)磁性微球。通过溶解实验观察了磁性微球的内在结构。研究了乙醇/水重量比和分散剂浓度对磁性微球尺寸和尺寸分布的影响。聚苯乙烯粒子用不同的前驱体包覆后分别在空气中和真空中锻烧可以得到二氧化钦空心微球和扁桃体形的铜球。关键词:聚苯胺:纳米纤维，纳米带;纳米管;微球
论文目录:
0 前言
0.1 聚苯胺的分子结构及表征
0.2 聚苯胺合成方法
0.2.1 化学氧化聚合
0.2.2 电化学氧化聚合
0.3 导电聚合物纳米结构的合成方法
0.3.1 “模板”法
0.3.2 无“模板”法
0.4 聚苯胺的基本特征
0.4.1 光学特征
0.4.2 磁学特征
0.4.3 电学特征
0.5 聚苯胺纳米结构的性能及应用
0.5.1 传感器
0.5.2 太阳能电池
0.5.3 充电电池
0.5.4 气体分离膜
0.6 课题的提出
1 阳离子表面活性剂指导聚苯胺纳米结构的合成
1.1 实验部分
1.2 结果与讨论
1.2.1 树枝状聚苯胺纳米纤维的合成
1.2.1.1 树枝状聚苯胺纳米纤维的形貌
1.2.1.2 形成条件对聚苯胺纳米结构的影响
1.2.1.3 树枝状聚苯胺纳米纤维的红外光谱表征
1.2.2 聚苯胺纳米带的合成
1.2.2.1 聚苯胺纳米带的形貌
1.2.2.2 反应条件对聚苯胺纳米结构形貌的影响
1.2.2.3 聚苯胺纳米带的红外光谱表征
1.2.2.4 聚苯胺纳米带的紫外—可见光吸收光谱表征
1.2.2.5 聚苯胺纳米带的电化学氧化还原性
1.3 本章小结
2 混合表面活性剂指导网状聚苯胺纳米纤维的合成
2.1 实验部分
2.2 结果与讨论
2.2.1 网状聚苯胺纳米纤维的形貌
2.2.2 CTAB摩尔比率对聚苯胺纳米结构形貌的影响
2.2.3 网状聚苯胺纳米纤维的紫外—可见光吸收光谱表征
2.2.4 网状聚苯胺纳米纤维的红外光谱表征
2.2.5 网状聚苯胺纳米纤维的电化学氧化还原性
2.2.5 本章小结
3 阴离子表面活性剂指导亚微米聚苯胺管的合成
3.1 实验部分
3.2 结果与讨论
3.2.1 反应条件对聚合产物形貌的影响
3.2.1.1 静态反应
3.2.1.2 超声
3.2.2 聚苯胺亚微米管的红外光谱表征
3.3 本章小结
4 无模板法合成聚苯胺纳米纤维和纳米管
4.1 实验部分
4.2 结果与讨论
4.2.1 无模板法合成聚苯胺纳米纤维
4.2.1.1 聚苯胺纳米纤维的形貌
4.2.1.2 对氨基苯磺酸浓度对聚苯胺纳米纤维形貌的影响
4.2.1.3 聚苯胺纳米纤维形貌的红外光谱表征
4.2.1.4 聚苯胺纳米纤维形貌的紫外—可见光吸收光谱表征
4.2.2 无模板法合成放射状排列的聚苯胺纳米管
4.2.2.1 放射状排列的聚苯胺纳米管的形貌
4.2.2.2 形成条件对聚苯胺形貌的影响
4.2.2.3 放射状排列的聚苯胺纳米结构的红外吸收光谱表征
4.2.2.4 放射状排列的聚苯胺纳米结构的紫外—可见光吸收光谱表征
4.3 本章小结
5 功能化微球的合成及表征
5.1 实验部分
5.2 结果与讨论
5.2.1 磁性高分子微球的合成
5.2.1.1 磁性粒子的包覆
5.2.1.2 Fe_3O_4／P(St／AA)磁性微球的内在结构
5.2.1.3 反应条件对Fe_3O_4／P(St／AA)磁性微球尺寸的影响
5.2.1.4 Fe_3O_4／P(St／AA)磁性微球的红外光谱表征
5.2.1.5 Fe_3O_4／P(St／AA)磁性微球的X射线衍射表征
5.2.2 二氧化钛空心微球的合成
5.2.2.1 合成条件对二氧化钛空心微球的影响
5.2.3 空心扁桃体形铜球的合成
5.2.3.1 空心扁桃体形铜球的形貌
5.2.3.2 空心扁桃体形铜球的差热扫描和热重分析
5.2.3.3 空心扁桃体形铜球的X射线衍射分析
5.2.3.4 空心扁桃体形铜球的形成讨论
5.3 本章小结
6 结论
今后研究工作的设想
本文创新点
参考文献
附一 博士论文期间发表的文章与申请专利
致谢
发布时间: 2005-03-30
参考文献
- [1].发光颜色可调控的共轭聚合物的氧化聚合[D]. 徐意.浙江工业大学2009