论文部分内容阅读
导电聚合物作为“第四代聚合物”,既具有金属和半导体的导电特性,又保留了聚合物的轻质、柔性和可加工的特色,而在光电子器件、传感技术、分子电子学和纳米器件以及驱动器件等方面具有潜在的应用前景,但也存在稳定性差等缺陷。设计和合成结构高度稳定和高电荷载流子迁移率的共轭聚合物复合体系是解决上述问题的有效途径之一。引入碳纳米管进行复合,不仅能够改善导电聚合物的热稳定性,还能大幅提高导电聚合物—碳纳米管复合材料的电学与电化学等物理特性。多壁碳纳米管与导电聚合物间强的共轭作用有利于导电聚合物在碳纳米管表面的取向,加快体系间的电荷传递,显著降低体系的内电阻。为此我们采用表面较少缺陷的碳纳米管为模板,制备出具有良好核壳结构的聚苯胺—碳纳米管、聚吡咯—碳纳米管、聚2,5—二辛氧基对苯乙炔—碳纳米管三种导电聚合物—碳纳米管复合体系,并对其性能进行研究。取得的主要研究结果如下:1以表面较少缺陷的多壁碳纳米管为模板,原位超声辅助制备了一系列不同掺杂状态下的聚苯胺—碳纳米管复合材料。发现处于掺杂状态的聚苯胺与碳纳米管存在着较强的相互作用,聚苯胺在碳纳米管表面表现出紧密结构。相对无机酸二次掺杂而言,带有磺酸基团的有机掺杂剂所对应的复合体系的尺寸明显增大,掺杂阴离子的尺寸越大,聚苯胺的厚度越大。研究表明有机酸的二次掺杂可显著提高复合体系的热稳定性,但其电化学性能不及无机酸的掺杂体系。2以表面较少缺陷的多壁碳纳米管为模板,原位超声辅助制备了一系列聚吡咯与碳纳米管复合材料。通过调控吡咯单体与碳纳米管的比例,可以制备不同厚度的复合物。随着碳纳米管的质量分数比例由10%至40%,聚吡咯壳层厚度从60nm降低至30nm。碳纳米管的引入,提高了复合体系的热稳定性。电化学测试表明含20%碳纳米管的PPy-CNTs(20%)复合体系在1mV/s的扫描速度下的电容量可达235.49F/g。3以表面较少缺陷的多壁碳纳米管为模板,原位磁力搅拌辅助制备了聚2,5—二辛氧基对苯乙炔(POPV)与碳纳米管复合材料。通过紫外与荧光谱图研究了复合体系的光学性能,表明POPV与多壁碳纳米管之间的相互作用力导致位于290nm附近的POPV吸收峰发生蓝移,579nm附近的POPV发射光谱峰蓝移。与酸性溶液(H2SO4)相比较,POPV—碳纳米管复合体系在中性溶液(KC1)中表现出良好的电化学行为。当扫描速率为5mV/s时,复合体系的电容量可达146.34 F/g。