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《青岛科技大学》 2006年
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原位聚合沉积制备高质量纳米导电聚苯胺薄膜

陶雪钰  
【摘要】:近年来,导电聚苯胺薄膜在光电及微电子器件领域展现出越来越广阔的应用前景,但由于共轭高分子的刚性链结构,不溶不熔,因此解决和改善该类材料的成型加工性成为热点问题。本工作采用苯胺分散聚合体系,分别选用水溶性高分子-聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与聚乙烯醇(PVA)为空间稳定剂,在玻璃表面原位沉积制备高质量纳米导电聚苯胺(PANI)薄膜。薄膜表面形貌光滑,膜厚可控,电导率可调。稳定剂PVP及PVA的加入明显降低了薄膜表面粗糙度,改善了薄膜表观质量。研究了苯胺单体浓度,稳定剂浓度,基体表面性质及反应时间对薄膜质量的影响。结果表明:对于苯胺浓度为0.2mol/L的体系,稳定剂PVP浓度在0.125wt%~4wt%范围内,及稳定剂PVA浓度在2.5wt%—3wt%范围内,是制备高质量PANI薄膜的最佳稳定剂浓度。PANI薄膜电导率随膜厚的增大而增大,达到饱和厚度时,电导率也达到最高。以PVP为稳定剂制备的薄膜电导率最高可达4.4 S·cm~(-1),以PVA为稳定剂制备的薄膜电导率最高可达9.5 S·cm~(-1)。红外光谱结果表明PANI薄膜中不含有稳定剂PVP。紫外光谱结果表明与普通溶液法制备的PANI粉末相比,纳米尺寸PANI薄膜的紫外吸收峰分别发生了红移与蓝移。通过对比可知,以PVP为稳定剂制备PANI薄膜的表观形貌较好,以PVA为稳定剂制备PANI薄膜的饱和厚度较高,且相同膜厚的PANI薄膜电导率较高。采用十八烷基三氯硅烷(OTS)改性玻璃表面,使玻璃表面从亲水性变为疏水性,加速了PANI的沉积且提高了薄膜厚度。 研究发现,聚苯胺在玻璃表面成膜经历成核,生长和饱和三个阶段;且玻璃表面聚苯胺的沉积与聚合早于分散液中的苯胺聚合反应,这可用异相催化机理解释。吸附在玻璃表面的苯胺阳离子自由基改变了自身电子分布,降低反应的活化能,因此其反应活性高于分散液中的苯胺聚合反应,使得聚苯胺优先在玻璃表面沉积成膜。
【学位授予单位】:青岛科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O631.3

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【参考文献】
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