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金纳米粒子/聚吡咯微结构复合材料的合成和性能研究

何永洪  
【摘要】: 导电聚吡咯(PPy)因其具有良好的环境稳定性、电导率高且可以调控、容易合成为各种形貌的纳米管、线、球等优点,被广泛用于研究各种光电子器件。 本论文的第一部分工作是利用本课题组已经掌握的模板法合成形貌整齐的聚吡咯微米管,用金纳米粒子对导电聚吡咯纳微米管进行表面修饰,制备了具有良好光学性能的金纳米粒子/聚吡咯微米管复合材料。扫描电子显微镜、透射电镜观测结果表明:金纳米粒子能够稳定地包覆在聚吡咯管壁上;表面增强拉曼光谱研究表明:该复合材料具有良好的表面增强拉曼信号功能,与复合前相比,拉曼信号增强104~105,可望用于痕量物质的检测。 本论文的另一部分工作是通过电化学的方法合成了聚吡咯/金纳米粒子双层膜。首先采用三电极体系合成了聚吡咯的单层膜。紫外光谱研究表明:在这种用电化学快速聚合的聚吡咯膜中存在链段较短的寡聚体及单体。接着利用吡咯单体及寡聚体具有的还原性,将新合成的聚吡咯膜浸泡在氯金酸水溶液中搅拌反应,通过扫描电镜观察发现,在膜中还原生成了大量的金纳米粒子,同时在膜的表面也观察到了金纳米粒子的存在。最后利用膜表面上的金纳米粒子作为“种子”,在盐酸羟胺和氯金酸的水溶液中,通过多次生长的方式,在吡咯的表面生长一层致密的金纳米粒子。在生长的过程中,我们始终保持聚吡咯膜在工作电极上,能有效地控制金纳米粒子在聚吡咯膜的一面生长(靠近溶液的膜表面),而另一面(贴近电极的表面)保持膜本身的形貌和性质。对双层膜驱动性质研究发现:聚吡咯/金纳米粒子复合膜可以在较低的电流密度下反复驱动,稳定性好,驱动速率与驱动电流表现出良好的线性关系,是值得研究的新型高分子/纳米粒子复合材料,具有广泛的应用价值。


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