电磁功能化导电聚合物的制备及其性能研究
导电聚合物不仅具有了类似于金属的导电性、磁学、光学性能,同时还保留着传统有机高分子的机械性与可加工性,因而在材料科学领域成为研究热点之一。尤其是,具有微米/纳米结构的导电聚合物由于其物理化学性能优异且技术应用前景可观而成为这一领域的前沿(引起了这一领域许多科学家的关注)。另外,与磁性粒子复合后制备的电磁功能化导电聚合物微/纳米结构既实现了磁性与导电性能的综合,又克服了无机纳米磁性粒子不易加工成型的缺点。本论文,采用“化学一步法”和改进的“化学一步法”对电磁功能化聚(3,4-二氧乙撑噻吩)(PEDOT)的微/纳米结构展开研究;并采用新的“模板法”合成了空心的电磁功能化聚吡咯八面体结构。取得的主要结果如下: 1、采用“化学一步法”,以 FeCl3为氧化剂,制备了兼具电、磁功能的PEDOT/γ-Fe2O3复合物微碗结构,提出了其形成机理:首先在碱性条件下生成磁性粒子γ-Fe2O3,γ-Fe2O3表面带负电荷;CTAB包裹的3,4-二氧乙撑噻吩(EDOT)单体的带正电荷的球形胶束(A),带正电荷的球形胶束通过静电吸引作用吸附到磁性粒子γ-Fe2O3表面(带负电),随着氧化剂FeCl3的加入,体系的pH值逐渐降低,体系中带正电荷的H+与带正电荷的胶束A互相竞争吸附到磁性纳米粒子表面,最终质量较小的H+吸附到磁性粒子的的上半部分,质量大的胶束A吸附到磁性粒子的下半部分,随着反应的进行,胶束 A中的EDOT氧化聚合成PEDOT,从而形成碗状结构。 2、改进了“化学一步法”,以APS替代FeCl3,作为单体EDOT和氯化亚铁的氧化剂,在碱性条件下,APS将Fe2+氧化成Fe3+提供生成磁性粒子γ-Fe2O3的Fe3+源,制备了兼具电磁功能的PEDOT/γ-Fe2O3复合物。 3、采用新的“模板法”,以八面体的氧化亚铜作为模板,氨水条件下,加入FeCl2提供的Fe2+源,硫酸铁作为单体吡咯和八面体氧化亚铜模板的氧化剂,制备了具有空心八面体结构的电磁功能化聚吡咯。在此体系中,氧化亚铜模板在形成聚吡咯的过程中因被氧化成参与反应生成 Cu2+而被溶解,因此无需去除模板的后处理过程。与“模板法”相比,避免了去除模板过程对产物形貌的破坏。
电磁功能化导电聚合物;模板法;聚吡咯八面体结构;化学一步法
中国海洋大学
硕士
海洋化学
张志明
2013
中文
O631
87
2013-09-02(万方平台首次上网日期,不代表论文的发表时间)