论文部分内容阅读
导电聚合物是高分子材料中重要的一员,因其良好的光、电性能以及氧化还原可逆性而吸引了人们广泛的兴趣,并已成为科学研究的一大热点。导电聚合物的纳米复合材料综合了导电高分子优良的电学性能以及其他材料的优异功能,具有广阔的应用前景。 本论文基于聚吡咯、聚苯胺和聚噻吩衍生物,对导电聚合物纳米复合材料的设计、制备与功能化进行了研究。在尺寸可控的聚吡咯纳米微球的制备及性能研究;碘掺杂石墨烯聚苯胺复合水凝胶的制备及其电化学性能的研究;含铁氰端的噻吩衍生物的制备及其电致变色性能的研究等方面进行了探索,并取得了如下创新性研究结果: (1)尺寸可控聚吡咯纳米微球的制备及其性能研究 提出了用阴离子聚电解质N-亚甲基磷酸化壳聚糖作为结构引导剂制备聚吡咯纳米微球的方法。利用N-亚甲基磷酸化壳聚糖分子链上大量的阴离子官能团与吡咯之间的静电相互作用,可以方便地得到形貌规整、尺寸均一的聚吡咯纳米微球。通过改变N-亚甲基磷酸化壳聚糖和吡咯的比例,可以控制聚吡咯纳米微球的尺寸,得到了直径50到190 nm的聚吡咯纳米微球。该纳米微球显示了良好的比电容性质,可以用作超级电容器电极材料;同时也能够与碳点复合得到荧光强度增强的复合物,在荧光检测领域有潜在应用。 (2)碘掺杂石墨烯聚苯胺复合水凝胶的制备及其电化学性能的研究 提出了一种制备聚苯胺/石墨烯复合水凝胶的新方法。在碘、苯胺与氧化石墨共同存在下采用一步法同时得到聚苯胺和还原氧化石墨烯,构筑了碘掺杂的石墨烯/聚苯胺的复合水凝胶。其中聚苯胺通过π-π相互作用以纳米颗粒的形式复合在石墨烯纳米片表面,形成均匀分布的微观形貌。在此基础上对该水凝胶作为超级电容器材料的能量存储能力以及碘掺杂的影响进行了探讨,发现碘对聚苯胺和石墨烯的掺杂有效提高了复合水凝胶的电导率和电化学性能,使得聚苯胺/石墨烯复合水凝胶具有较高的比电容值,在电化学储能的电极材料方面有良好的潜在应用。 (3)含铁氰端基的噻吩衍生物的制备及其电致变色性能的研究 本章设计合成了一种含有铁氰盐端基的新型噻吩衍生物。因铁氰盐端基的存在使得该噻吩衍生物具有水溶性,能够在水溶液中进行聚合反应,并且在聚合时能够自组装形成纳米颗粒。研究了聚合物分子的紫外吸收及能带性质,发现在普鲁士蓝与噻吩的相互作用下聚合物具有较小的能隙和良好的光学性质。对该噻吩衍生物的电致变色性能进行了研究,发现其具有三色的变色特性,有望作为新的有机电致变色材料得到应用。