微纳结构聚苯胺及其复合物的制备与性能研究

发布时间：2019-04-19 20:28

【摘要】：聚苯胺具有原料廉价易得、合成方法简单、化学结构丰富、掺杂机理独特及环境稳定性好等诸多优点,是导电聚合物的一个重要研究对象。聚苯胺微/纳米结构及其复合物的制备与表征对控制它们的组装和调节聚苯胺的性能具有重要的理论研究意义和应用价值。本论文研究了制备聚苯胺及其复合物微/纳结构的新方法,成功实现了不同微/纳结构聚苯胺的可控生长,对聚苯胺及其复合物微/纳结构的分子结构、制备过程的影响因素、形成机理进行了研究和讨论。 以过硫酸铵为氧化剂、不同初始pH值下水溶液中氧化苯胺聚合制备聚苯胺,通过简单调节反应介质的初始pH值,可以调控聚苯胺的微/纳结构。当反应体系初始pH值由微酸性变化到超碱性时,聚苯胺产品的几何形貌出现二维片状结构、有序花状结构、纤维缠绕的球形结构、纳米微球堆积的实心微球结构、空心微球结构和相互粘接融合的空心球结构。整体表现为由无序到有序、由低维向多维发展的趋势,尺寸相对变小。所制备聚苯胺分子链主要由交替的醌环、苯环和类吩嗪杂环结构单元构成,芳环存在被磺化的现象。分子链间或分子链内存在氢键、π-π堆砌等作用力为聚苯胺超分子组装的主要驱动力。 在酸性介质中,Zn2+、Cu2+存在下,以H202作为氧化剂氧化苯胺单体聚合,一步反应制备得到Zn2+、Cu2+掺杂的聚苯胺。聚苯胺的链增长为自由基阳离子引发的亲电取代-芳构化机理,锌离子掺杂为赝质子化机理,铜离子掺杂同时存在赝品质子化过程和氧化还原机理。金属离子的掺杂显著增加了聚苯胺的质量比电容值。 以锌盐和苯胺单体作为原料,一步协同反应形成了聚苯胺包覆ZnO纳米复合物。在本征极性面诱导生长和聚合物定位生长机理的共同作用下,聚苯胺既起到阻碍ZnO纳米片团聚又起到引导定位生长作用。聚苯胺的表面覆盖显著改变了ZnO纳米片的水溶液溶解动力学特性,ZnO在水溶液中的溶解速率和团聚现象得到很好的抑制。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;O631

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本文编号：2461255