取向共軛聚合物—碳納米管復合體系的構筑與性能.pdf

1、導電聚合物作為“第四代聚合物”,既具有金屬和半導體的導電特性,又保留了聚合物的輕質、柔性和可加工的特色,而在光電子器件、傳感技術、分子電子學和納米器件以及驅動器件等方面具有潛在的應用前景,但也存在穩(wěn)定性差等缺陷。設計和合成結構高度穩(wěn)定和高電荷載流子遷移率的共軛聚合物復合體系是解決上述問題的有效途徑之一。引入碳納米管進行復合,不僅能夠改善導電聚合物的熱穩(wěn)定性,還能大幅提高導電聚合物—碳納米管復合材料的電學與電化學等物理特性。多壁碳納米管與

2、導電聚合物間強的共軛作用有利于導電聚合物在碳納米管表面的取向,加快體系間的電荷傳遞,顯著降低體系的內電阻。為此我們采用表面較少缺陷的碳納米管為模板,制備出具有良好核殼結構的聚苯胺—碳納米管、聚吡咯—碳納米管、聚2,5—二辛氧基對苯乙炔—碳納米管三種導電聚合物—碳納米管復合體系,并對其性能進行研究。取得的主要研究結果如下:1以表面較少缺陷的多壁碳納米管為模板,原位超聲輔助制備了一系列不同摻雜狀態(tài)下的聚苯胺—碳納米管復合材料。發(fā)現(xiàn)處于摻雜狀

3、態(tài)的聚苯胺與碳納米管存在著較強的相互作用,聚苯胺在碳納米管表面表現(xiàn)出緊密結構。相對無機酸二次摻雜而言,帶有磺酸基團的有機摻雜劑所對應的復合體系的尺寸明顯增大,摻雜陰離子的尺寸越大,聚苯胺的厚度越大。研究表明有機酸的二次摻雜可顯著提高復合體系的熱穩(wěn)定性,但其電化學性能不及無機酸的摻雜體系。2以表面較少缺陷的多壁碳納米管為模板,原位超聲輔助制備了一系列聚吡咯與碳納米管復合材料。通過調控吡咯單體與碳納米管的比例,可以制備不同厚度的復合物。隨著

4、碳納米管的質量分數(shù)比例由10％至40%,聚吡咯殼層厚度從60nm降低至30nm。碳納米管的引入,提高了復合體系的熱穩(wěn)定性。電化學測試表明含20%碳納米管的PPy-CNTs(20%)復合體系在1mV/s的掃描速度下的電容量可達235.49F/g。3以表面較少缺陷的多壁碳納米管為模板,原位磁力攪拌輔助制備了聚2,5—二辛氧基對苯乙炔(POPV)與碳納米管復合材料。通過紫外與熒光譜圖研究了復合體系的光學性能,表明POPV與多壁碳納米管之間的相