碳纳米管、石墨烯导电增强磺化聚苯胺复合材料的制备与性能
文献类型：学位论文
| 作者 | 张坤 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2010 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 成会明 ; 杜金红 |
| 关键词 | 磺化聚苯胺 多壁碳纳米管 石墨烯 导电性 成膜性 |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | "聚苯胺（PANI）由于原料廉价易得、合成简便、通过调节质子酸掺杂具有较高的导电性等优点，是最具有应用前景的导电高分子材料之一。其缺点是不溶于水和普通有机溶剂，在熔融加工时不稳定，因而很难加工成型，限制了其广泛应用。磺化聚苯胺（SPANI）是聚苯胺的衍生物，具有优异的水溶性。但是由于磺酸基团的磺化效应，其导电性比较低。碳纳米管（CNT）和石墨烯（GNS）均具独特的结构，易于形成导电网络，而且还具有π共轭结构，可与SPANI形成π-π相互作用,在提高SPANI导电性的同时改善与其的界面结合，提高其机械性能。因此，本文提出了以CNTs和GNS为导电添加剂制备同时具有水溶性和导电性的SPANI/CNT和SPANI/GNS复合材料，对其结构和性能也进行了表征。主要研究结果如下： 采用化学原位聚合法，以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为CNTs和GNS的分散剂，草酸作为PANI的掺杂剂，制备了PANI/CNT、PANI/GNS复合材料。再经氯磺酸磺化制得了SPANI/CNT和SPAN/GNS复合材料。扫描电镜和高分辨透射电镜观察发现SPANI均匀的包覆在CNT和GNS表面。SPANI/CNT为核-壳结构，包覆层厚度为1-3 nm；SPAN像丝绸样包覆在GNS的表面。紫外-可见光谱、红外光谱、Raman光谱研究发现，SPANI与CNTs和GNS之间存在着π-π相互作用，稳定了SPANI分子链中的醌式结构，提高了其质子酸掺杂水平，有利于提高SPANI的导电性。 导电性研究发现：同样采用化学原位聚合法制备的PANI的电导率为7.06×10-3 S/cm，磺化后的SPANI的电导率降低为3.2×10-5 S/cm。而CNTs和GNS的加入均可显著提高SPANI的导电性。其中，SPANI/MWCNT的电导率为4.45 S/cm，不仅比SPANI高出五个数量级而且比PANI还高出约三个数量级；将CNTs石墨化后采用相同参数和步骤制备的复合材料具有更高的电导率（11.43 S/cm）；SPANI/GNS的电导率较低，为2.8×10-2 S/cm，与PANI在一个数量级。 SPANI/CNT和SPANI/GNS复合材料在水溶液中均可稳定存在。SPANI/CNT在水溶液中的溶解度为1 mg/ml，SPANI/GNS的溶解度为0.8 mg/ml。采用真空抽滤成膜，结果发现SPANI/CNT水溶液可成均匀、有光泽、具有一定柔韧性的薄膜。这对其在电磁屏蔽、金属防腐等领域的应用具有重要意义。然而SPANI/GNS复合材料的成膜性较差。" |
| 公开日期 | 2013-04-12 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64228]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张坤. 碳纳米管、石墨烯导电增强磺化聚苯胺复合材料的制备与性能[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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