碳基聚苯胺复合材料的制备及性能研究

发布时间：2017-09-04 05:15

  本文关键词：碳基聚苯胺复合材料的制备及性能研究

  更多相关文章： 聚苯胺 碳基复合材料 原位聚合 导电性

【摘要】：导电高聚物聚苯胺除具有其它芳香杂环聚合物所共有的特点外,还兼有独特的掺杂行为,再加上原料易得、合成工艺简单、抗氧化性好、对环境没有污染等优点,在电极材料等应用中得到关注。但在聚苯胺的研究过程中发现,其导电性未达到预期效果,而碳基材料是研究较早且较为成熟的导电材料,具有价廉易得,抗化学腐蚀性能好,导电性能优异等优点,在电化学领域广泛应用。因此,本文将制备稳定性能良好、电导率高的碳基聚苯胺复合材料。本文主要采用原位聚合法制备碳基聚苯胺复合材料,通过扫描电子显微镜(SEM)研究复合材料的微观形貌,通过X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)研究复合材料的结构组成,通过四探针测试仪研究复合材料的电导率,通过电化学工作站研究复合材料的阻抗情况。研究表明,掺杂后制得的复合材料导电性优于纯聚苯胺,掺杂不同碳基材料:GO、r-GO、r-GO/Fe_3O_4、石墨烯制得的复合材料中,PANI/石墨烯复合材料和PANI/r-GO/Fe_3O_4复合材料的电导率较高,电导率分别为5.66s/cm、6.49s/cm,且阻抗较小;而掺杂不同还原剂制备的石墨烯对复合材料的性能影响存在差异,其中以水合肼作为还原剂制备的石墨烯掺杂后,聚苯胺复合材料的性能较好;采用先制备PANI/r-GO复合材料,再对复合材料使用水合肼还原时,导致聚苯胺的性能结构改变,材料失去导电性。碳基材料的掺杂量对聚苯胺复合材料的性能影响较大,其中石墨烯、r-GO/Fe_3O_4的掺杂量为0.3g时为最优掺杂量,制得的复合材料导电性较好;采用机械掺杂法制得复合材料的电导性相比采用原位聚合法较差,掺杂同样的石墨烯后,制得复合材料的电导率降低10%。
【关键词】：聚苯胺 碳基复合材料 原位聚合 导电性
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-25
• 1.1 聚苯胺12-18
• 1.1.1 导电高聚物12
• 1.1.2 聚苯胺的结构12-13
• 1.1.3 聚苯胺的制备及掺杂13-15
• 1.1.4 聚苯胺的导电性及原理15-16
• 1.1.5 聚苯胺的应用16-18
• 1.2 碳基材料的发展18-22
• 1.2.1 碳基材料的种类18
• 1.2.2 氧化石墨18-19
• 1.2.3 石墨烯19-22
• 1.3 复合电极材料22-23
• 1.4 论文目的、意义及内容23-25
• 1.4.1 研究目的及意义23
• 1.4.2 本文内容23-25
• 第2章 实验部分25-32
• 2.1 实验药品和仪器25-26
• 2.1.1 实验原料及化学试剂25
• 2.1.2 实验主要仪器与设备25-26
• 2.2 实验步骤26-30
• 2.2.1 氧化石墨的制备26-27
• 2.2.2 膨化石墨及r-GO/Fe_3O_4的制备27
• 2.2.3 石墨烯的制备27-28
• 2.2.4 聚苯胺的制备28-29
• 2.2.5 复合材料的制备29-30
• 2.3 复合材料性能测试分析30-32
• 2.3.1 扫描电子显微镜（SEM）测试30
• 2.3.2 X射线衍射（XRD）测试30
• 2.3.3 红外光谱（FTIR）测试30
• 2.3.4 电导率测试30-31
• 2.3.5 交流阻抗测试31-32
• 第3章 不同类型碳基材料对复合材料性能影响32-42
• 3.1 引言32
• 3.2 不同类型碳基材料对复合材料的微观形貌影响32-34
• 3.3 掺杂不同类型碳基材料制得复合材料的XRD分析34-35
• 3.4 掺杂不同类型碳基材料制得复合材料的红外谱图分析35-36
• 3.5 不同类型碳基材料对复合材料的导电性影响36-37
• 3.6 掺杂不同类型碳基材料制得复合材料的交流阻抗分析37-38
• 3.7 掺杂不同还原剂制备的石墨烯对复合材料性能影响38-41
• 3.7.1 不同还原剂对复合材料的微观形貌影响38-39
• 3.7.2 掺杂不同还原石墨烯制得复合材料的XRD分析39-40
• 3.7.3 掺杂不同还原石墨烯制得复合材料的红外谱图分析40-41
• 3.7.4 不同还原剂对复合材料的导电性影响41
• 3.8 本章小结41-42
• 第4章 碳基掺杂量对复合材料性能影响42-52
• 4.1 引言42
• 4.2 还原石墨烯的掺杂量确定42-45
• 4.2.1 掺杂不同量还原石墨烯制得复合材料的XRD分析42-43
• 4.2.2 掺杂不同量还原石墨烯制得复合材料的红外谱图分析43-44
• 4.2.3 不同量还原石墨烯对复合材料导电性影响44-45
• 4.3 r-GO/Fe_3O_4的掺杂量确定45-50
• 4.3.1 不同量r-GO/Fe_3O_4对复合材料的微观形貌影响45-47
• 4.3.2 掺杂不同量r-GO/Fe_3O_4制得复合材料的XRD分析47-48
• 4.3.3 掺杂不同量r-GO/Fe_3O_4制得复合材料的红外谱图分析48-49
• 4.3.4 不同量r-GO/Fe_3O_4对复合材料的导电性影响49-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第5章 石墨烯还原/掺杂方法对复合材料性能影响52-60
• 5.1 引言52
• 5.2 掺杂方法对复合材料性能影响52-56
• 5.2.1 掺杂方法对复合材料的微观形貌影响52-53
• 5.2.2 不同掺杂方法制得复合材料的XRD分析53-54
• 5.2.3 不同掺杂方法制得复合材料的红外谱图分析54-55
• 5.2.4 掺杂方法对复合材料导电性影响55-56
• 5.3 复合材料中石墨烯的还原方式对性能影响56-59
• 5.3.1 还原方式对复合材料的微观形貌影响56-57
• 5.3.2 不同还原方式制得复合材料的XRD分析57-58
• 5.3.3 不同还原方式制得复合材料的红外谱图分析58-59
• 5.3.4 还原方式对复合材料的导电性影响59
• 5.4 本章小结59-60
• 结论60-62
• 参考文献62-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果68-69
• 致谢69-70

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 万梅香,周维侠,李永舫;STUDIES ON THE ELECTRICAL CONDUCTIVITY OF FREE-STANDING FILMS OF POLYANILINE[J];Chinese Journal of Polymer Science;1991年04期

2 万梅香;RECTIFYING EFFECT OF POLYANILINE(PANI)/N-TYPE POROUS SILICONE HETEROJUNCTION[J];Chinese Journal of Polymer Science;1999年01期

3 潘玮;江建明;杨胜林;李光;;The Effect of Casting Solvent on the Electrical Property of Polyaniline/Polyacrylonitrile[J];Journal of DongHua University;2006年01期

4 赖延清;李晶;李R，

本文编号：789551