聚吡咯及其復合材料的制備與性能研究.pdf

1、聚吡咯是典型的導電高分子,最大的特點是環(huán)境穩(wěn)定性好、電導率高、合成容易,在高分子導線、電子和光學器件、化學傳感器、電致變色顯示器,防腐材料等功能材料和器件方面有許多潛在的應用,因而成為導電高分子中最有應用前景的聚合物之一。近年來的研究表明,聚吡咯的形貌與其性能有著密切關系,制備特定形貌聚吡咯對提高聚吡咯的性能有著非常重要的實際意義;聚吡咯/無機納米復合材料兼具聚吡咯和無機材料的特性,并能通過材料功能的復合,實現性能的互補與優(yōu)化,逐漸成為

2、聚吡咯的一個新的研究領域。
　　本論文采用化學氧化法成功合成聚吡咯(PPy)粉體材料,研究氧化劑種類、氧化劑濃度、聚合時間及聚合溫度、摻雜劑的種類對合成產物PPy導電率的影響,研究結果顯示隨著氧化劑用量或聚合時間的增加,PPy的導電率都是先增加后減小;以FeCl3為氧化劑時,PPy導電率最大;低溫有利于PPy導電率的提高;摻雜劑陰離子的體積越大PPy的導電率越低。通過正交實驗設計,得到合成PPy最佳工藝條件為:以FeCl3為氧化劑

3、, PPy與FeCl3摩爾比為1:1,在0℃冰水浴條件下反應6小時,其電導率可達到0.0842 S/cm。
　　采用十六烷基溴化銨(CTAB)、十二烷基苯磺酸(DBSA)、十二烷基硫酸鈉(SDS)三種表面活性劑形成的有序聚集體為軟模板,過硫酸銨(APS)為氧化劑,在0℃冰水浴條件下制備導電聚吡咯(PPy)?？疾旎钚詣┑姆N類、用量對聚吡咯形貌的影響。結果表明,采用不同的表面活性劑,所制得的聚吡咯的形貌不同,模板的濃度對形成的聚吡咯的

4、形貌也有一定影響。從SEM圖看出,采用陽離子活性劑CTAB制得的聚吡咯為棒狀結構,隨著表面活性劑濃度的減少,棒狀結構變規(guī)整;采用陰離子活性劑DBSA制得的聚吡咯為球狀結構,隨著表面活性劑濃度的減少,聚吡咯顆粒變細小;采用陰離子活性劑 SDS制得的聚吡咯隨著表面活性劑用量的減少從塊狀發(fā)展為棒狀直至線狀。對不同活性劑制備的聚吡咯做導電率分析,聚吡咯的導電率均隨著活性劑用量的減少先增大后減小,當以CTAB為模板,n(CTAB):n(PPy)=

5、0.2時合成的聚吡咯導電性能最好。通過 XRD圖譜分析,得出添加表面活性劑會影響聚吡咯的結晶度,使非晶態(tài)的聚吡咯能夠短程有序,其中添加CTAB的效果比較明顯。
　　采用預處理乳液聚合法制備了PPy/TiO2復合材料。用紫外可見光分光計研究了復合材料的光電性能,同時降解甲基橙實驗,考察了PPy/TiO2納米復合粒子的光催化活性。硅烷偶聯劑KH570對二氧化鈦進行表面預處理后,納米TiO2粒子的團聚現象有了明顯改善,紫外可見光漫反射吸

6、收光譜表明,改性二氧化鈦的禁帶寬度比未改性的二氧化鈦窄。光催化降解甲基橙實驗表明,改性二氧化鈦的光降解性能高于未改性的二氧化鈦。通過微乳法制備PPy/TiO2復合粒子,UV-Vis吸收光譜表明,吡咯的存在拓寬了二氧化鈦整個體系的光譜響應范圍,PPy/TiO2復合粒子可以吸收可見光范圍的光,隨著合成過程中Py與TiO2物質的量比的增大,復合微粒的禁帶寬度逐漸降低。光催化降解甲基橙實驗表明,PPy/TiO2復合粒子的光催化降解性能比TiO2