导电高分子聚苯胺的合成与掺杂及其对导电性能的研究

发布时间：2017-05-17 20:23

  本文关键词：导电高分子聚苯胺的合成与掺杂及其对导电性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：相对于其他共轭高分子体系,聚苯胺原料价廉易得,合成简单,具有较高的电导率,是最具有应用前景的导电高分子之一。本论文以聚苯胺为研究主体,通过不同的掺杂方式对聚苯胺的结构和性能进行了研究,并通过恒电位聚合法和化学氧化聚合法制备了导电性能良好的PAN和PAN/TiO_2膜。本论文主体共分为三个部分: (1) 掺杂作用对聚苯胺导电性能的研究。通过盐酸、不同无机纳米氧化物、碳纤维的掺杂实验,以及间甲酚的二次掺杂,探讨了掺杂作用对本征态和导电态聚苯胺的导电性能的影响,并揭示了不同物质掺杂对聚合物链结构的导电机理,最终得到了具有良好导电性能的聚苯胺材料。实验研究表明,只有在适当的酸度下(2pH4),苯胺的聚合才按1,4-偶联方式发生。纳米TiO_2的掺杂极为有效的提高了聚苯胺的导电性能,在PAN和纳米TiO_2的重量比为5/1时达到极大值,此时电导率为0.9S/cm。碳纤维作为一种很好的增强增韧的有机掺杂物改善了体系的机械性能和可加工性能。间甲酚的二次掺杂对聚苯胺导电性能同样有着相当显著的提高。经对比,经掺杂后的最佳PAN/TiO_2体系比市场上所买的导电态聚苯胺的电导率高出近60倍。 (2) 恒电位法聚合聚苯胺。主要探讨了苯胺单体浓度、不同合成电位对聚合过程及PAN和PAN/TiO_2膜电极的结构、导电性能的影
【关键词】：聚苯胺 掺杂 电导率 恒电位 化学氧化
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：O633.22
【目录】：

• 第一章 文献综述10-32
• 1.1 前言10-11
• 1.2 导电高分子固体电解质的发展11-16
• 1.2.1 导电高分子固体电解质的发展历史11-12
• 1.2.2 导电高分子固体电解质的发展现状12-16
• 1.3 导电高分子聚苯胺16-30
• 1.3.1 聚苯胺的发展历史18-19
• 1.3.2 目前聚苯胺国内外研究的热点19-20
• 1.3.3 聚苯胺导电机理20-23
• 1.3.4 聚苯胺的远程结构23
• 1.3.5 导电聚苯胺的掺杂方式23-25
• 1.3.6 导电聚苯胺的合成25-27
• 1.3.7 聚苯胺的复合改性27-29
• 1.3.7.1 聚苯胺／聚合物复合材料27-28
• 1.3.7.2 聚苯胺／无机物复合材料28-29
• 1.3.8 导电聚苯胺性能与应用前景29-30
• 1.4 本实验研究的内容、目的和意义30-32
• 第二章 掺杂作用对聚苯胺导电性能的研究32-47
• 2.1 前言32
• 2.2 实验部分32-34
• 2.2.1 实验试剂及仪器32-33
• 2.2.2 实验方法33-34
• 2.3 实验结果与讨论34-44
• 2.3.1 pH值对本征念PAN膜电导率的影响34-35
• 2.3.2 颜色的变化35-36
• 2.3.3 HCl气相掺杂36-38
• 2.3.4 不同无机纳米氧化物掺杂对聚苯胺导电性能的影响38-41
• 2.3.5 碳纤维对PAN体系的掺杂41
• 2.3.6 间甲酚的二次掺杂作用41-43
• 2.3.7 间甲酚二次掺杂对PAN／TiO_2体系的导电性能的影响43-44
• 2.4 实验结论44-47
• 第三章 PAN和PAN／TiO_2薄膜的电化学合成及性能的表征47-61
• 3.1 前言47
• 3.2 实验部分47-50
• 3.2.1 试剂及实验用材料47-48
• 3.2.2 实验仪器48
• 3.2.3 PAN和PAN／TiO_2薄膜电极的制备及表征手段48-50
• 3.3 结果与讨论50-59
• 3.3.1 苯胺单体浓度的影响50-51
• 3.3.2 恒电位法聚合PAN和PAN／TiO_2薄膜的表面微观结构51-54
• 3.3.3 PAN和PAN／TiO_2薄膜的电导率测试54-55
• 3.3.4 循环伏安曲线55-57
• 3.3.5 UV-Vis分析PAN结构对电导率的影响57-58
• 3.3.6 盐酸掺杂对聚苯胺链结构及轨道能级的影响58-59
• 3.4 实验结论59-61
• 第四章 PAN／TiO_2复合材料的制备和研究61-72
• 4.1 前言61
• 4.2 实验部分61-62
• 4.2.1 实验试剂及仪器61-62
• 4.2.2 实验方法62
• 4.3 结果与讨论62-70
• 4.3.1 TiO_2含量对PAN／TiO_2复合材料电导率的影响62-63
• 4.3.2 氧化时间对PAN-55％TiO_2复合材料电导率的影响63-64
• 4.3.3 氧化温度对PAN／TiO_2复合材料电导率的影响64-65
• 4.3.4 PAN／TiO_2复合材料的微观结构研究65-66
• 4.3.5 PAN及PAN／TiO_2复合材料的紫外测试曲线66-67
• 4.3.6 PAN及PAN-55％TiO_2复合材料的红外测试曲线67-69
• 4.3.7 PAN及PAN-55％TiO_2复合材料的热稳定性能69-70
• 4.4 实验结论70-72
• 参考文献72-79
• 攻读学位期间发表、已投出的学术论文目录79-80
• 致谢80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：374449