聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/碳纳米管杂化材料的制备及性能研究

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在过去的几十年里,导电高分子作为一种新型导电材料引起人们的关注。由于导电高分子具有密度小、易加工、耐腐蚀、电导率可调等优点,因而在许多领域都得到广泛的应用。近些年来,作为噻吩衍生物的聚(3,4-乙烯二氧噻吩),由于其具有高导电性、高温稳定性以及高透明性等优点,在发光二极管、抗静电涂层、有机传感器、塑料电子元件、有机太阳能电池和传感器方面广泛的应用而受到广泛的关注。对于它的研究主要集中在形貌的控制及掺杂无机粒子制备性能更好的材料。碳纳米管由于具有超高力学性能,高导电性和高导热性,备受研究者的青睐。本文旨在将PEDOT/CNTs二者各自的特性进行有机结合,一方面可以加深对基础科学问题的理解,另一方面可以开发性能优异的新型功能材料。本文的工作主要集中在对PEDOT/CNTs杂化材料的制备及性能表征方面的研究。工作内容主要分为以下三个部分:1.以硫酸铁作为氧化剂,利用化学氧化法,通过温度控制合成了高转化率的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)。结构表征结果显示:通过温度改变合成的高转化的聚合物结构并无明显变化。性能测试表明:通过此方法合成的聚合物电导率均比较小,且电导率并无显著差别。推测之所以具有较小电导率,可能与洗涤过程中掺杂粒子的损失有关。2.通过对合成聚合物的分散性能的研究,得出如下结论:聚合物在N-甲基吡咯烷酮和二甲亚砜中的分散量最大,在分散三周后仍能达到1mg/mL左右;在甲苯和三乙胺中的分散性最差,在分散后一小时就全部沉降;在其他溶剂中也有着不同的分散性。不同溶剂对聚合物分散性的影响主要是由聚合物的溶度参数和偶极距的双重作用决定的,分散性好要求聚合物和溶剂具有相近的溶度参数以及偶极矩。3.通过在有机体系中使用油溶性引发剂过氧化苯甲酰作氧化剂,成功合成了PEDOT包覆在CNTs表面的杂化材料。通过透射电镜表征发现,包覆层不甚均匀,在20nm左右。
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