聚吡咯基复合材料的电化学性能研究

发布时间：2021-07-24 21:36

　　导电高分子是指主链具有共轭体系,通过掺杂可变成导电态,电导率达到1000 S/cm以上的一类聚合物材料。由于其独特的性能,导电高分子在能源、光电子器件、传感器、分子导线等诸多领域具有潜在的应用价值。本论文中,将导电聚吡咯高分子与聚丙烯酸、台盼蓝、氧化石墨烯有机结合,研究了响应性水凝胶和超级电容器中电极复合材料的电化学性能。（1）简要概述了导电聚合物以及其制备方法,介绍了导电水凝胶在传感器中的分类、制备以及应用。此外,对超级电容器的分类、制备方法等研究现状也做了一简单概述。（2）以多官能团台盼蓝（TB）作为聚丙烯酸（PAA）和聚吡咯（PPy）的交联剂,制备了可伸缩且可自愈的PAA-TB-PPy导电水凝胶。TB的引入不仅改善了水凝胶的保水能力,而且还有助于形成高度互连的导电网络,赋予水凝胶以高电导率（15 S/m）,这几乎等同于纯PPy水凝胶。由于半互穿网络结构的高度稳定性,水凝胶显示出超拉伸性（断裂伸长率大于750%）,高机械强度和对各种固体表面的强粘合特性。另外,水凝胶还具有良好的应变和压力敏感特性,并呈现出线性关系,使其在智能材料与检测中具有潜在的应用价值。（3）在TB和改性氧化石墨... 

【文章来源】：河北大学河北省

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【学位级别】：硕士

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共轭聚合物的化学结构

河北大学硕士学位论文2聚苯撑（PPP）和聚苯胺（PANI）是常用的导电聚合物，人们对这几种导电聚合物进行了比较多的研究。图1-1总结了常用共轭导电聚合物的化学结构。1.1.2常见的合成方法导电聚合物具有容易制备的特点，常见的合成方法一般有两种：化学氧化聚合法与电化学聚合法。其它方法还有模板聚合法[13]和界面聚合法[14]等。1.1.2.1化学氧化聚合法图1-2PPy的形态：（a）花椰菜状颗粒；（b）纳米粒子；(c)纳米胶囊；（d）纳米线；（e）纳米纤维；（f）纳米管Fig.1-2MorphologyofPPy:(a)cauliflower-likeparticles.(b)nanoparticles.(c)nanocapsules.(d)nanowires.(e)nanofibers.(f)nanotubes化学氧化聚合法是利用氧化剂来引发导电聚合物聚和的反应。掺杂剂和氧化剂对产物的掺杂度、结晶度和分子链的结构等有着重要影响，不相同的反应条件对最终产物的形态和性能有着决定性的作用。有很多种合成导电聚合物的氧化剂，例如（NH4）2S2O8、K2S2O8、H2O2和各种含过渡金属离子（例如Fe3+、Ce4+、Ru3+、Mn7+、Cu2+、Cr6+）的盐或是它们的混合物[15、16]。通过更改化学聚合系统的不同组合，可以将导电聚合物制备成纳米颗粒、纳米纤维、纳米球、纳米线和纳米管等各种形态的聚合物，如图1-2展示了部分导电聚合物微观形貌。导电聚合物的准确形态很大程度上取决于反应条件和氧化剂的种类。采用化学氧化聚合制备导电聚合物有成本低、过程简单以及适合大规模生产的优点，但也有在聚合过程中因使用氧化剂而导致产物纯度不足、反应条件不容易精确控制、重复性比较差等缺点。

第一章绪论31.1.2.2电化学聚合法图1-3用于电化学聚合的三电极系统：浸入单体和电解质溶液中的参比电极、工作电极和对电极Fig.1-3Threeelectrodessystemforelectrochemicalpolymerization:reference,working,andcounterelectrodessubmersedinamonomerandelectrolytesolution电化学聚合通常在单电池室中进行，在由单体和电解质组成的溶液中采用三电极体系进行电化学聚合（图1-3）。电化学聚合法可以分为恒电位法、恒电流法、循环伏安法和脉冲恒电位法。通过随时间改变电位或电流可以控制膜的厚度和特性。电化学聚合的过程中，聚合时间、电压、电极、电解质溶液及其pH等均是影响产物性能的因素。与化学聚合反应不同，最终产物的形态主要取决于底物的性质。采用电化学聚合制备，产物的最终形态只会产生纳米纤维和薄膜。电化学聚合法的反应条件比较简单，易于精确控制，可重复性好，但制备设备比较复杂，适合在在实验室的小批量合成。1.2导电水凝胶简介导电水凝胶（CHs）是一种与传统水凝胶相似并且具有导电性的材料，其概念最早由Gilmore等人提出[17]。凝胶是一种充满大量流体的弹性交联聚合物网络。在其交联网络中，水凝胶可以容纳大量水使自身膨胀至体积不再发生变化。溶胀和保留大量水的能力是由于水凝胶聚合物主链具有相连的亲水性基团，溶解阻力是由于交联的水凝胶网络，


本文编号：3301474