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《中国科学院研究生院(大连化学物理研究所)》 2005年
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无机纳米粒子/导电聚苯胺纳米复合材料的研究

王韶旭  
【摘要】: 近些年来,由于导电高分子纳米复合材料具有光、电、磁以及光、电、磁之间相互转换的功能,从而迅速发展为纳米复合材料的一个重要研究方向。 本论文以聚苯胺(PANI)为研究对象,采用有机/无机复合体系,在PANI中分别引入ZrO_2和Co_3O_4两种纳米粒子,从提高电导率和热稳定性等角度考虑,分别采用常规的溶液聚合及新的乳液聚合和反胶束聚合法制备了PANI/ZrO_2和PANI/Co_3O_4两种新的导电高分子纳米复合材料。分别对上述三种方法制备的PANI/ZrO_2和PANI/Co_3O_4的反应条件进行了优化,考察了各种制备条件对复合材料电导率的影响。实验结果表明,三种方法制备的PANI/ZrO_2的电导率与聚苯胺相差不大;对于PANI/Co_3O_4来说,溶液聚合和反胶束聚合得到的该复合材料的电导率比聚苯胺高出了近两个数量级。 使用热重法,分析了三种方法制备的上述两种复合材料的环境稳定性和热稳定性,并研究了其降解过程的热动力学。结果表明,三种方法制备的PANI/ZrO_2和PANI/Co_3O_4的环境稳定性和热稳定性都高于相应方法制备的聚苯胺,其中,乳液聚合得到的复合材料的热稳定性最高。 使用循环伏安法,充放电测试法以及交流阻抗法研究了PANI/Co_3O_4作为超级电容器电极材料的电容特性。复合材料电极显示出比纯聚苯胺更高的比电容,更好的能量特性以及在电容器应用方面更广阔的发展前景。 最后,采用溶液涂覆法将PANI/ZrO_2修饰到石英晶体微天平上,考察了其对空气中氨气含量的检测能力。当氨气的浓度在0.91~18.20 mgl~(-1)范围时,校正曲线具有良好的线性关系。2.26%的相对标准偏差表明该传感器具有良好的可重现性。
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