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聚3-辛基噻吩/碳纳米管导电复合材料制备与性能研究

作　者: 韩菲菲
导　师: 徐学诚
学　校: 华东师范大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 聚3-辛基噻吩 聚噻吩 碳纳米管 掺杂 复合材料 导电性能 电荷转移 π-π共轭 溴 独立导电单元
分类号: TM24
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


导电高分子(CPs)/CNTs复合材料,具有很好的电学,磁学和光学性能,近年来成为人们研究的热点。聚3-烷基噻吩具有芳香环的结构,可溶可熔,有很好的环境稳定性、易于制备和优良的发光性能等特点,在防静电涂层、轻质电池、发光二极管、显示器、传感器等应用研究领域取得了很大进展。本文主要对聚3-辛基噻吩(P3OT)及与碳纳米管(MWNTs)复合材料的制备结构及导电性能进行研究,主要包括以下三个方面:1.聚噻吩及聚3-辛基噻吩结构与导电性能研究采用化学氧化法在不同温度下制备聚噻吩和聚3-辛基噻吩,通过多种分析测试手段对聚合物进行了研究。结果表明,聚噻吩侧链基团和制备温度会影响聚合物的构型结构,引起聚合物结晶度的变化。聚3-辛基噻吩结晶度最低,低温制备的聚噻吩结晶度最高。导电性能研究表明,聚噻吩的构型结构和结晶度直接影响其电导率。2.聚3-辛基噻吩/MWNTs复合材料制备与性能研究采用在氯仿溶液中超声共混,制备了P3OT和MWNTs复合材料。当MWNTs掺杂量为3%时,复合材料的电导率达到纯MWNTs的电导率水平。分析认为MWNTs的离域电子与P3OT主链上的π电子之间形成π-π共轭,增加了P3OT主链的有效共轭度,被掺杂的P3OT具有很高的电导率,提高了复合材料的导电性能。MWNTs与被掺杂的P3OT组成相对独立的导体单元,对复合材料的导电网络形成起着主要作用。3.掺溴聚3-辛基噻吩/MWNTs复合材料导电性能研究通过机械共混制备了掺溴P3OT/MWNTs三元复合材料,复合材料表现出良好的导电性能,当MWNTs掺杂量为30%时,复合材料的电导率是相同配比的P3OT/MWNTs 4倍。研究表明,当MWNTs含量较低时,MWNTs和P3OT之间的溴转移导致复合材料电导率略有降低;MWNTs含量较高时,独立导电单元的数目增多,复合材料的电导率随之大幅提高。

全文目录


论文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第一章 绪论  11-19
  1.1 导电高分子概述  11
  1.2 导电高分子复合材料概况  11-14
    1.2.1 导电高分子复合材料的导电机理  11-13
    1.2.2 导电高分子复合材料的性能与应用  13-14
  1.3 导电高分子复合材料研究进展  14-15
    1.3.1 导电高分子/金属氧化物纳米复合材料  14
    1.3.2 导电高分子/稀土粒子复合材料  14-15
  1.4 聚噻吩及衍生物复合材料研究进展  15-18
    1.4.1 聚噻吩及其衍生物的研究概况  16
    1.4.2 聚噻吩及其衍生物的制备方法  16-17
    1.4.3 聚噻吩及聚3-烷基噻吩/CNTs复合材料的研究进展  17-18
  1.5 论文研究目的和内容  18-19
第二章 聚噻吩及聚3-辛基噻吩结构与导电性能研究  19-32
  2.1 引言  19
  2.2 实验部分  19-21
    2.2.1 实验仪器与测试仪器  20
    2.2.2 不同温度聚噻吩的制备  20
    2.2.3 3-辛基噻吩单体制备  20-21
    2.2.4 聚3-辛基噻吩的制备  21
  2.3 聚噻吩与聚3-辛基噻吩的结构与表征  21-24
    2.3.1 聚噻吩与聚3-辛基噻吩的结构  21-22
    2.3.2 傅立叶红外光谱分析  22-23
    2.3.3 拉曼光谱  23-24
  2.4 电导率测试  24-26
    2.4.1 P3OT、PThRT和PTh0电导率  24-25
    2.3.2 P3OT不同气氛下变温电导率  25-26
  2.5 X射线衍射分析  26-27
  2.6 核磁共振质子宽线分析  27-29
  2.7 X光电子能谱分析  29-30
  2.8 紫外可见漫反射吸收光谱分析  30-31
  2.9 本章小结  31-32
第三章 聚3-辛基噻吩/MWNTs复合材料的导电性能研究  32-48
  3.1 引言  32
  3.2 实验部分  32-34
    3.2.1 3-辛基噻吩单体制备  32-33
    3.2.2 聚3-辛基噻吩的制备  33
    3.2.3 P3OT/MWNTs复合材料的制备  33
    3.2.4 实验试剂与测试仪器  33-34
  3.3 复合材料导电性能测试  34-37
    3.3.1 复合材料室温电导率  34-35
    3.3.2 复合材料变温电导率  35
    3.3.3 不同条件下退火温度对复合材料电导率的影响  35-37
  3.4 复合材料的性能表征  37-46
    3.4.1 傅立叶红外光谱分析  37-38
    3.4.2 热重分析  38-39
    3.4.3 紫外可见漫反射吸收光谱分析  39-40
    3.4.4 X光电子能谱分析  40-44
    3.4.5 场发射扫描电镜分析  44-46
  3.5 复合材料导电机理研究  46
  3.5 本章小结  46-48
第四章 掺溴聚3-辛基噻吩/MWNTS复合材料导电性能研究  48-52
  4.1 引言  48
  4.2 实验部分  48-50
    4.2.1 聚3-辛基噻吩的制备  48-49
    4.2.2 掺溴P3OT/MWNTs复合材料的制备  49
    4.2.3 实验试剂与测试仪器  49-50
  4.3 三元复合材料导电性能测试  50-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章 结论  52-54
参考文献  54-59
已发表论文  59-60
致谢  60

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 导电材料及其制品
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