纳米结构聚苯胺的合成及性质
张 艳,孙培培,蒋晓青
(南京师范大学化学与环境科学学院,江苏南京210097)
[摘要] 结合最新研究现状,简述了纳米结构聚苯胺的结构、掺杂特点及性质,并详细介绍了具有纳米结构聚苯胺的合成方法.采用化学合成和电化学合成方法均可成功制备纳米级导电聚苯胺粒子.化学合成法主要包括各种软、硬模板法以及非模板合成法.值得指出的是非模板合成法中的界面聚合法及快速混合反应法是获得大量的、形貌及尺寸可控的、高品质纳米结构聚苯胺的简易新方法.
[关键词] 导电高分子,纳米结构,聚苯胺,合成,性质
[中图分类号]O 621.3 [文献标识码]A [文章编号]167221292(2009)022*******
Syn thesis and Properti es of Polyan ili n e W ith Nanostructure
Zhang Yan,S un P e i p e i,J i ang Xi ao q i ng
(School of Che m istry and Envir onmental Science,Nanjing Nor mal University,Nanjing 210097,China )
Abstract:Based on the ne west research of polyaniline,this paper su mmaries the structures,p r operties,dop ing p r oper 2ties of nano 2structured polyaniline,and es pecially intr oduces the different synthesizing methods in detail .Conducting polyaniline with nanostructure can be successfully synthesized by both che m ical and electr oche m ical r outes .Che m ical r oute includes vari ous hard 2or s oft 2te mp late synthesizing app r oaches and te mp late 2free methods .It deserved t o be pointed out the interfacial poly merizati on and rap id 2m ixed reacti on are ne w and facile te mp late 2free app r oaches t o obtain large scale and high 2quality nano 2structured polyaniline with contr ollable mor phol ogies and sizes .
Key words:conducting poly mers,nanostructure,polyaniline,synthesis,p r operties
收稿日期:2008210210.
基金项目:国家自然科学基金(20773066,20772057)资助项目.
通讯联系人:蒋晓青,教授,研究方向:材料物理化学.E 2mail:jiangxiaoqing@njnu .edu .cn
20世纪70年代后期,具有导电性能的掺杂聚乙炔[1]
的发现打破了高分子是绝缘体的传统观念,产生了以共轭高分子为基础的导电高分子学科.自此,各种导电高分子材料(聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等)被大量合成并深入研究,进而应用于高新技术领域.在这些导电高聚物中,聚苯胺又以其原料价廉易得、合成简单、良好的稳定性及较高的导电性等优点而备受关注[2,3].近年来,对纳米结构聚苯胺,包括聚苯胺纳米纤
维[4]、纳米棒[5]、纳米管[6]等的研究已成为导电高分子研究的热点之一.本文就国内外聚苯胺的研究现状,概述了聚苯胺的结构、掺杂,着重介绍了纳米结构聚苯胺的合成方法及其优异特性.1 聚苯胺的结构
1987年,Mac D iar m id 提出了聚苯胺的苯式—醌式共存的模型[7],其化学结构表示如下
:
其中,y 值用于表征聚苯胺的氧化程度.根据y 值的不同,聚苯胺存在多种形式,如:当y =1时的还原态聚苯胺(Leucoe meraldine,LE ),此分子结构中不存在醌式结构;当y =0时的氧化态聚苯胺(Pernigraniline,—
14—第9卷第2期2009年6月 南京师范大学学报(工程技术版)JOURNAL OF NANJ I N G NORMAL UN I V ERSI TY (ENGI N EER I N G AND TECHNOLOGY E D I TI O N ) Vol .9No .2Jun,2009
P B ),此分子结构中不存在苯式结构;当y =015时的本征态聚苯胺(Emeraldine,EB ),此分子结构中既有苯式结构又有醌式结构[8].y 值大小受聚合时氧化剂种类、浓度等条件影响.还原态与氧化态聚苯胺均为绝缘体,而本征态聚苯胺通过质子酸掺杂后具有电导性.
2 聚苯胺的掺杂
在半导体化学中,“掺杂”是指在纯净的无机半导体材料中加入少量具有不同价态的第二种物质,从而改变半导体材料中的空穴和自由电子的分布状态.但导电聚合物的“掺杂”不同于无机半导体的“掺杂”.在掺杂实质方面,无机半导体为原子的替代和镶嵌,而导电聚合物的掺杂则常伴随着氧化还原过程.对于无机半导体,掺杂剂可以嵌入到其晶格中;而导电高分子经掺杂后主链会发生变形和位移,但是掺杂离子不能嵌入主链中去,只能存在于高分子链与链之间.无机半导体掺杂后形成电子和空穴两种载流子;
而对于导电高分子,目前广为接受的载流子形式有孤子(s olit on )、极子(polar on )、双极子(bi polar on )、
π2di 2mer 等,这些载流子与高分子链上共轭π2电子紧密相关,而掺杂离子是作为对离子存在的.
从掺杂量上来看,导电聚合物的掺杂量很大,而无机半导体的掺杂量极低,仅为万分之几.另外,在导
电聚合物中存在脱掺杂过程,掺杂/脱掺杂过程是可逆的,而无机半导体通常无法实现可逆的脱掺杂[9].
211 聚苯胺的质子酸掺杂
聚苯胺与质子酸反应,电导率大大提高,再与碱反应则又变为绝缘状态,这即为质子酸掺杂和反掺杂.
Mac D iar m id [10]提出了当用质子酸进行掺杂时,亚胺基(—N ==)上的氮原子优先发生质子化,酸中的氢质
子与氮原子结合形成价电子离域到大分子结构中形成共轭大π键,使聚苯胺的导电性能提高.为了解释聚苯胺质子酸掺杂产物的结构,景遐斌等[11]提出了“四环苯醌变体模型”,化学式表示如下
:
该模型由3种芳环和两个氮原子组成,质子上的正电荷离域到聚苯胺的共轭链上,质子酸中的阴离子成为对阴离子处于Q 附近.
212 聚苯胺的其他掺杂
聚苯胺除了质子酸掺杂外,还可以进行“光诱导掺杂”、“离子注入掺杂”及“电化学掺杂”等.光诱导掺杂又称“光助氧化掺杂”,是在特定波长的光照射下,使某物质释放质子作为聚苯胺的掺杂剂进行反应.
研究表明,该掺杂是聚苯胺涂层在金属表面能发挥防腐作用的原因之一.L i 等[12]已通过紫外光加速VC 2
MAC (V inylidene Chl oride and Methyl Acrylate )释放质子完成了聚苯胺的光诱导掺杂.而使用“离子注入掺
杂”将K +离子注入全氧化态聚苯胺中可以发生还原掺杂,离子注入区呈现n 型半导体特性.当有40ke V K +离子束注入后,聚苯胺薄膜的电导率随着剂量的增加而迅速增加[13].在电极表面发生的共轭聚合物的掺杂为电化学掺杂.通过改变电极电位使涂覆在电极表面的聚合物膜与电极之间发生电荷转移,即可完成掺杂过程.电化学掺杂可以实现许多化学掺杂法无法实现的掺杂反应,也可以通过控制聚合物与电极之间
的电位差来改变掺杂程度,且掺杂与脱掺杂是一个完全可逆的过程,该过程中无需除去任何化学产物[9].
3 纳米结构聚苯胺的合成方法
纳米结构聚苯胺的合成根据在反应过程中是否使用模板,一般可以分为“模板合成”和“非模板合成”.由于在反应中使用模板的可溶性不同,又可将模板合成分为“软模板合成”和“硬模板合成”.虽然模板合成是制备一维纳米结构聚苯胺的常用方法,但由于操作繁琐、产量有限且需要分离模板等不足,激发了研究者探索无模板合成纳米结构聚苯胺的热情,已先后研究出界面聚合法、快速混合反应、超声波参与合成等不依赖于任何模板或表面活性剂即可完成反应的方法.
311 硬模板合成
在反应体系中加入沸石[14]、多孔膜[15]、多孔氧化铝膜[16218]
等作为模板,使聚合反应发生在模板孔洞
中,实现微米/纳米结构有序排列的方法叫做硬模板合成.例如W u 等[14]选用六边形硅铝酸盐分子筛
—24—南京师范大学学报(工程技术版) 第9卷第2期(2009年)
MC M -41为模板,吸附苯胺后浸入盐酸与过硫酸铵的混合液中,反应制得了具有良好导电性的纳米结构
聚苯胺.另外,W ang 等[16]以平均孔径为200nm 的AAO (Anodic A lum inum Oxide )为模板,先浸入预冷却的
含苯胺的盐酸溶液中,再加入含有过硫酸铵的盐酸溶液,反应合成了结构规整的有序聚苯胺纳米纤维.
硬模板合成可以通过调节模板的孔洞尺寸来改变得到产物的直径及长度,可控性较好,但由于需要分离模板以及在分离时可能会破坏聚合物的纳米结构或形成额外的共聚结构而限制了其应用.
312 软模板合成
向反应体系中加入表面活性剂[19221]、液态结晶[22]、脱氧核糖核酸(DNA )[23]等结构导向分子参与聚苯
胺的自组装,从而得到纳米结构聚苯胺的方法叫做软模板合成,也称自组装方法.W an 等在此方面进行了大量的研究,提出了自组装合成纳米结构聚苯胺的方法,并指出在聚合过程中,掺杂酸作为掺杂剂与苯胺
单体作用,且无需除去.萘磺酸[24]、樟脑磺酸[25]、水杨酸[26]等有机酸已被成功引入反应体系聚合得到了纳
米结构聚苯胺.
对比硬模板合成,该方法在反应中不必使用硬模板来实现产物纳米结构的有序排列,反应结束后更不必除去所加入的自组装导向分子,便可简单有效的合成出纳米结构聚苯胺.所使用苯胺单体的浓度、苯胺与氧化剂的比例及所选用的软模板等反应条件的不同均会影响一维纳米结构聚苯胺的形成.一般加入低
浓度的苯胺倾向于形成纳米管[27]或纳米纤维[28],高浓度的苯胺反应后形成颗粒状聚苯胺.但是该方法在
反应中需要使用结构相对复杂、体积相对“庞大”的特殊功能性掺杂剂,可能会影响产物的结构及性能,且不利于大规模的合成.
313 界面聚合法
所谓界面聚合,即聚合物在互不相溶的水相/有机相两相体系的静态界面上发生一系列的反应[29].Huang 等从尼龙的合成这一典型界面合成的例子得到启发,并通过仔细观察用化学氧化聚合生成的聚苯胺产物的SE M (Scanning Electr on M icr oscope )图,发现有少量的纳米纤维存在,于是推断聚苯胺在反应的最初阶段生成的应该是纳米纤维,这些纳米纤维周围为未反应的苯胺单体和氧化剂,随着反应的继续进行,先生成的纳米纤维为聚苯胺的二次生长提供了生长核,最终形成了不规则的颗粒状产物.针对这一发
现,Huang 等[30]采用界面聚合法做为抑制聚苯胺二次生长的有效途径.将苯胺单体溶于一个有机溶剂中
(如四氯化碳、苯、甲苯、二硫化碳等),氧化剂过二硫酸铵溶于酸性溶液中(如盐酸、硫酸、高氯酸等),在有机相和水相之间形成界面.由于单体只在界面上与氧化剂接触并发生聚合反应,且在界面形成的纳米纤维具有亲水性,能迅速离开界面扩散至水相,这样就远离了发生反应的界面,避免了二次生长并有利于新的
纳米纤维在界面上生成,从而制得了具有良好纳米纤维结构的聚苯胺[4,31].
Goel 等[32]用界面法合成纳米结构聚苯胺时,发现在不同的时间生成了不同尺寸和形态的产物,指出
虽然界面合成反应均生成一维纳米结构聚苯胺,但反应时间不同会显著影响获得产物的形貌,在实验中用SE M 和TE M (Trans m issi on Electr on M icr oscope )等手段验证了反应24h 后得到的产物显示出良好的纳米纤维结构.另外,生成的纳米纤维的尺寸和均一性受到所加入的酸及其浓度的影响,用盐酸、樟脑磺酸、高氯酸、其他酸(包括硝酸、硫酸、42甲苯磺酸)掺杂制得的纳米纤维平均直径分别为30nm 、50nm 、120nm 、30～
50nm [30].在强酸如盐酸和樟脑磺酸掺杂下,酸的浓度越低,最终产物中纳米纤维结构的聚苯胺含量越少.在中强酸和弱酸(如酒石酸)掺杂下即使酸的浓度很大时也只产生纳米纤维和颗粒混合的聚苯胺.因此,
可以得出高浓度的强酸有利于聚苯胺纳米纤维的生成[33].
通过界面法合成的纳米结构聚苯胺由于具有良好的孔隙结构和较大的比表面积等优点,为传感器的
制造提供了许多新的可能[34].
314 快速混合反应
界面反应只是简单的将初生成的纳米纤维结构聚苯胺与其二次生长分开,而通过在反应初始阶段就将反应物完全消耗的方法可以更为简便地制得纯的纳米纤维结构聚苯胺,即“快速混合反应”———将含有
氧化剂过硫酸铵的盐酸溶液,全部快速地倒入苯胺单体溶液中,使它们快速混合,并进行反应[31].在聚合
的开始,氧化剂分子与其周围的苯胺单体快速聚合形成纳米纤维而被完全消耗,由于缺少反应物从而抑制了聚苯胺的二次生长.
快速混合反应在不同的温度下均产生纳米纤维结构产物.聚合时所使用溶剂的极性影响生成物的形
—
34—张 艳,等:纳米结构聚苯胺的合成及性质
貌.强极性溶剂与聚合物作用,形成良好的一维纳米纤维产物,而在弱极性溶剂中,聚合物自身的相互作用
较强易形成不理想的致密的共聚物[33].水被证明是合成聚苯胺纳米纤维的最好溶剂[31].
Ep stein 等[35]用浓度足够低的苯胺单体进行普通氧化还原反应也制备出了聚苯胺的纳米纤维,这与
上述方法通过抑制二次生长,得到纳米纤维结构聚苯胺有着相通的机理.
与界面聚合法相比较,快速混合反应同样可以在不同的反应物浓度、不同温度及不同掺杂酸的条件下得到纳米结构聚苯胺,且合成更为简便.只是在反应中,单体的浓度不宜过高、时间不宜过长,否则会发生纳米纤维的团聚.快速混合反应机理的研究进一步解释了纳米纤维产物尺寸、性状的不同,对于合成其他纳米结构导电聚合物提供了重要的启示.
315 电化学聚合法
上述方法均利用了反应体系中化学聚合法得到纳米结构聚苯胺,若在聚合反应中引入电能,也可使苯胺在阳极上聚合直接生成粘附于电极表面的聚苯胺薄膜或沉积于电极表面的聚苯胺粉末,这就是近几年发展起来的电化学聚合法.L iu 等[36]
利用三步电化学沉积法,得到了排列有序,直径小于100nm 的聚苯胺纳米阵列.在反应开始,采用较大电流密度,,然后分两步降低采用的
电流密度,在这些成核点上便沉积出了粒径均匀的纳米结构聚苯胺.Tang 等[37]利用脉冲恒电位法(pulsed
potenti ostatic method )也合成出了聚苯胺纳米粒子.在反应的三电极体系中,Ag /AgCl 电极做参比电极,铂电极为对电极,高度有序的热解石墨为工作电极,插入到苯胺(1mmol/L )和高氯酸(1mol/L )混合液中,电压由-012V 升至+019V ,进行10～100m s 的脉冲极化后再降回-012V,重复3次便得到了纳米结构聚苯胺.
电化学聚合法设备简单,条件可控,可一步完成掺杂,只是由于受到电极面积的限制,不利于大量生产.
316 其他聚合方法
除了上述几种生成纳米纤维结构聚苯胺的方法外,已报道的还有在反应中联合使用软模板与硬模板
的方法[38]以及种子聚合法[39].前者在实验中是将作为硬模板的氧化铝浸入到已加入的软模板———萘磺酸的苯胺溶液中后再放入氧化剂.所使用的软硬模板的不同会影响聚苯胺纳米纤维和纳米管的形成,通过改变聚合时间可大致调控纳米尺寸的大小.后者是在化学氧化聚合时加入少量纳米纤维物质(如20nm 的碳纳米管或15n m 的V 2O 5纳米纤维)作为“种子”,利用其诱导作用合成纳米纤维聚苯胺.
在反应体系中引入射线辐照及超声波等均有助于产生纳米纤维聚苯胺.L i [40]等人在聚合时利用“光
辅助装置”,在紫外光的照射下,合成了纳米结构聚苯胺.J ing [41,42]等人在普通聚苯胺合成中引入了超声手
段也成功制备了聚苯胺纳米纤维.4 纳米结构聚苯胺的性质
411 导电性质
纳米结构聚苯胺属于共轭高分子材料,其共轭链上的π电子较为活泼,易离域形成自由电子,且分子链间和链内π电子轨道重叠,可以形成导电能带作为自由电子转移和跃迁的通道,因而具有导电性.
Long 等[43,44]对聚苯胺纳米管的导电机制进行了深入的研究,指出变程跳跃机制(variable range
hopp ing model )与隧道穿透机制(tunneling model )共同作用于传导过程.即在纳米管中,载流子的传导是变程跳跃起主要作用,其传导受费米能级附近的定域态之间的电子跳跃控制,而在纳米管之间载流子的传导是隧道穿透机制起主要作用,是电子传导的过程.
聚苯胺纳米纤维、纳米管、纳米棒等具有与用普通方法制备的无规则颗粒状聚苯胺相同的主链结构,
但却具有不同的性能.Martin 等[45]对聚苯胺的纳米管电导率进行了研究,认为由于聚苯胺纳米管的分子
结构更规整、排列更有序,其电导率更高.且随着聚苯胺纳米结构的直径增大,其电导率会减小[46].这是因
为随着直径的增大,在纳米管中分子链中有序排列层比例减少,则相应的电导率便随之降低[47].Long
等[48,49]对纳米结构聚苯胺进行了大量的实验,研究表明,通过提高反应时质子酸的酸性和浓度等手段,直
接或间接的增大聚苯胺主链上的极化子密度也能减小产物的电阻率.苏碧桃等[6]测定了磷酸掺杂的聚苯
胺纳米管的电导率为0135S/c m ,比本征态聚苯胺的电导率提高了约6个数量级,但由于所测样品为压制—
44—南京师范大学学报(工程技术版) 第9卷第2期(2009年)
的聚苯胺粉末,其管间存在绝缘空隙,导致了所测数值远低于单根聚苯胺纳米管的电导率.
412 光谱特性
苏碧桃等[6]对合成的聚苯胺纳米管进行了光谱特征分析.通过对比磷酸掺杂的聚苯胺与本征态聚苯胺的红外光谱图,可以看出,质子酸掺杂后,分子链上产生了诱导效应及其共轭效应,两种效应一起作用使基团振动频率下降,吸收峰向低波数方向移动,且醌式结构的C ==C 振动吸收峰位移较大,说明质子酸主要掺杂于醌式氮原子上.由其紫外吸收光谱图可知,对比本征态聚苯胺,酸掺杂制得的纳米结构聚苯胺对应于分子链上π-π3跃迁的吸收峰发生红移,说明聚苯胺纳米管中分子排列更规整有序,相邻分子间
有较强的作用.陈挺等[50]对用快速反应制备得到的纳米结构聚苯胺也进行了红外和紫外光谱分析,其数
据也说明了这一变化趋势.
413 表面积
纳米结构聚苯胺的表面积随着纳米纤维直径的减小而增大.高氯酸、樟脑磺酸及盐酸掺杂的聚苯胺纤
维平均直径分别为120、50、30nm ,其BET 表面积分别为3712、4913、5416m 2/g [30].
5 结 语
纳米结构聚苯胺作为具有多孔性、小尺寸、大表面等诸多优异性能的一种新型导电高分子材料,在科学研究及实际应用中引起了人们的广泛兴趣.其结构、合成、性能等方面已被研究,但在控制其纳米粒径及加工性等方面还需要做进一步的探索.随着人们认识水平及研究开发技术水平的提高,纳米结构聚苯胺必将在其应用领域发挥更大的作用.
[参考文献](References )
[1]Shiraka wa H,Louis E J,Macdiar m id A G,et al .Synthesis of electrically conducting organic poly mers:hal ogen derivatives of
polyacetylene,(CH )x [J ].Che m Commun,1977,16:5782580.
[2]陆 珉,吴益华,姜海夏.导电聚苯胺的特性及应用[J ].化工新型材料,1997,25(11):16220.
Lu M in,W u Yihua,J iang Haixia .Pr operties and app licati ons of conducting polyaniline[J ].Ne w Che m icalMaterials,1997,25(11):16220.(in Chinese )
[3]马 利,汤 琪.导电高分子材料聚苯胺的研究进展[J ].重庆大学学报:自然科学版,2002,25(2):1242127.
M a L i,Tang Q i .Research devel opment of the conductive poly mer materials 2P AN [J ].Journal of Chongqing University:Natu 2ral Science Editi on,2002,25(2):1242127.(in Chinese )
[4]Huang J X,V irji S,W eiller B H,et al .Polyaniline nanofibers:facile synthesis and chem ical sens ors[J ].J Am Chem Soc,
2003,125(2):3142315.
[5]Hatano T,TakeuchiM ,I keda A,et al .New mor phol ogy 2contr olled poly (aniline )synthesis using ani onic por phyrin aggregate
as a te mp late[J ].Che m Lett,2003,32(4):3142315.
[6]苏碧桃,佟永纯,白 洁,等.导电聚苯胺纳米管的界面法合成[J ].西北师范大学学报:自然科学版,2006,42(5):682
71.
Su B itao,Tong Yongchun,Bai J ie,et al .Preparati on of conductive polyaniline nanotubes by interfacial poly merizati on [J ].Journal of North west Nor mal University:Natural Science Editi on,2006,42(5):68271.(in Chinese )
[7]M acdiar m id A G,Chiang J C,R ichter A F,et al .Polyaniline:a ne w concep t in conducting poly mers[J ].Synth Met,1987,
18(1/3):2852290.
[8]Kang E T,Neoh K G,Tan K L.Polyaniline:A poly mer with many interesting intrinsic redox states[J ].Pr ogress of Poly mer
Science,1998,23(2):2772324.
[9]吴 丹,朱 超,强骥鹏,等.聚苯胺的掺杂及应用[J ].工程塑料应用,2006,34(11):70273.
W u Dan,Zhu Chao,Q iang J i peng,et al .Dop ing and app licati on of polyaniline[J ].Engineering Plastics App licati on,2006,34(11):70273.(in Chinese )
[10]Chiang J C,Macdiar m id A G .Polyaniline:p r ot onic acid dop ing of the e meraldine f or m t o the metallic regi m e[J ].Syth M et,
1986,13:1932205.
[11]景遐斌,王利祥,王献红,等.导电聚苯胺的合成、结构、性能和应用[J ].高分子学报,2005(5):6552663.
J ing Xiabin,W ang L ixiang,W ang Xianhong,et al .Synthesis,structure,p r operties and app licati ons of conducting polyani 2line[J ].Acta Poly merica Sinica,2005(5):6552663.(in Chinese )
—
54—张 艳,等:纳米结构聚苯胺的合成及性质
[12]L i S Z,W an M X .Phot o 2induced doped polyaniline by the vinylidene chl oride and methyl acrylate copoly mer as phot o acid
generat or[J ].Chinese Journal of Poly mer Science,1997,15:1082113.
[13]林森浩,荣廷文,万洪和,等.聚苯胺薄膜的离子束效应[J ].高分子学报,1994(1):48254.
L in Senhao,Rong Ting wen,W an Honghe,et al .
I on bea m effects in polyaniline fil m s[J ].Acta Poly merica Sinica,1994
(1):48254.(in Chinese )
[14]W u C G,Bein T .Conducting polyaniline fila ments in a mes opor ous channel host[J ].Science,1994,264(5166):175721
759.
[15]Martin C R.Te mp late synthesis of electr onically conductive poly mer nanostructures[J ].Acc Che m Res,1995,28:61268.
[16]W ang C W ,W ang Z,L iM K,et al .W ell 2aligned polyaniline nano 2fibril array membrane and its field e m issi on p r operty[J ].
Chem Phys Lett,2001,341(5/6):4312434.
[17]W ang Z,Chen M A,L i H L.Preparati on and characterizati on of unif or m polyaniline nano 2fibrils using the anodic alu m inu m
oxide te mp late[J ].Mater Sci Eng A,2002(328):33238.
[18]Yang SM ,Chen K H,Yang Y F .Synthesis of polyaniline nanotubes in the channels of anodic alu m ina me mbrane[J ].Synth
Met,2005,152:65268.
[19]Yu L,Lee J,Shin KW ,et al .Preparati on of aqueous polyaniline dis persi ons by m icellar 2aided poly merizati on[J ].J App l
Poly m Sci,2003,88:155021555.
[20]L i G C,Zhang Z K .Synthesis of dendritic polyaniline nanofibers in a surfactant gel[J ].Macr omolecules,2004,37(8):
268322685.
[21]Zhang X Y,Manohar K .Polyaniline nanofibers:che m ical synthesis using surfactants[J ].Che m Commun,2004(20):23602
2361.
[22]Huang L M ,W ang Z B,W ang,X L,et al .Polyaniline nanowires by electr opoly merizati on fr om liquid crystalline phases[J ].
J Mater Chem,2002(12):3882391.
[23]Ma Y F,Zhang J M ,Zhang G J,et al .Polyaniline nanowires on Si surfaces fabricated with DNA te mp lates[J ].J Am Chem
Soc,2004(126):709727101.
[24]W ei Z X,Zhang Z M ,W an M X .For mati on mechanis m of self 2assembled polyaniline m icr o /nanotubes [J ].Lang muir,
2002,18(3):9172921.
[25]W ei Z X,Zhang L J,Yu M ,et al .Self 2asse mbling sub 2m icr ometer 2sized tube juncti ons and dendrites of conducting poly mers
[J ].AdvMater,2003,15(16):138221385.
[26]Zhang L J,W an M X .Self 2asse mbly of polyaniline 2fr om nanotubes t o holl ow m icr os pheres[J ].Adv Funct Mater,2003,13
(10):8152820.
[27]Yang Y S,W an M X .Chiral nanotubes of polyaniline synthesized by a te mp late 2free method [J ].J Mater Che m,2002,12
(4):8972901.
[28]Kan J Q,Lv R G,Zhang S L.Effect of ethanol on p r operties of electr oche m ically synthesized polyaniline [J ].Synth M et,
2004,145(1):37242.
[29]W ittbecker E L,Morgan P W.I nterfacial polycondensati on I [J ].J Poly m Sci,Part A:Poly m Che m,1996,34(4):5212
529.
[30]Huang J X,Kaner R B.A general che m ical r oute t o polyaniline nanofibers[J ].J Am Che m Soc,2004,126(3):8512855.
[31]Huang J X,Kaner R B.Nanofiber for mati on in the che m ical poly merizati on of aniline:a mechanistic study[J ].Ange w Che w
I nt Ed,2004,43:581725821.
[32]Goel S,Gup ta A,Singh K P .Op tical studies of polyaniline nanostructures[J ].Materials Science and Engineering A,2007,
443:71276.
[33]Huang J X,Kaner R B.The intrinsic nanofibrillar mor phol ogy of polyaniline[J ].Che m Commun,2006(4):3672376.
[34]V irji S,Huang J X,Kaner R B,et al .Polyaniline nanofiber gas sens ors:exa m inati on of res ponse mechanis m s[J ].Nano
Letters,2004,4(3):4912496.
[35]Chi ou N R,Ep stein A J.Polyaniline nanofibers p repared by dilute poly merizati on [J ].Adv Mater,2005,17(13):16792
1683.
[36]L iu J,L in Y H,L iang L,et al .Temp lateless asse mbly of molecularly aligned conductive poly mer nanowires:a ne w app r oach
for oriented nanostructures[J ].Che m istry Eur opean Journal,2003,9(3):6052611.
[37]Tang Z Y,L iu S Q,W ang Z X,et al .Electr oche m ical synthesis of polyaniline nanoparticles[J ].Electr oche m Co mmun,
2000,2:32235.
[38]Q iu H J,Zhai J,L i S H,et al .O riented gr owth of self 2asse mbled polyaniline nanowire arrays using a novel method[J ].Adv
FunctMater,2003,13(12):9252928.—
64—南京师范大学学报(工程技术版) 第9卷第2期(2009年)
[39]Zhang X Y,Goux W J,Manohar S K .Synthesis of polyaniline nanofibers by “nanofiber seeding ”[J ].J Am Che m Soc,
2004,126(14):450224503.
[40]L i J,Tang H Q,Zhang A Q,et al .A ne w strategy f or the synthesis of polyaniline nanostructures:fr om nanofibers t o
nanowires[J ].Macr omolecular Rap id Co mmunicati ons,2007,28:7402745.
[41]J ing X L,W ang Y Y,W u D,et al .Polyaniline nanofibers p repared with ultras onic irradiati on[J ].Rap id Communicati on,
2006,44(2):101421019.
[42]J ing X L,W ang Y Y,W u D,et al .Sonoche m ical synthesis of polyaniline nanofibers[J ].U ltras onics Sonoche m istry,2007,
14(1):75280.
[43]龙云泽,郑 萍,张志明,等.萘磺酸掺杂对纳米管结构聚苯胺低温电阻率的影响[J ].物理学报,2002,51(9):209022
095.
Long Yunze,Zheng Ping,Zhang Zhi m ing,et al .Low te mperature resistivity of conducting nanotubular polyaniline doped with naphthalene sulfonic acid[J ].Acta Physica Sinica,2002,51(9):209022095.(in Chinese )
[44]Long Y Z,Chen Z J,Zheng P,et al .Low 2te mperature resistivities of nanotubular polyaniline doped with H 3P O 4and β-
naphthalene sulfonic acid[J ].J App l Phys,2003,93(5):296222965.
[45]Martin C R.Nanomaterials:a me mbrane 2based app r oach[J ].Science,1994,266(5193):196121966.
[46]DelvauxM ,Duchet J,Stavaux P Y,et al .Che m ical and electr oche m ical synthesis of polyaniline m icr o 2and nano 2tubules[J ].
Synth Met,2000,113(3):2752280.
[47]Spatz J P,Lorenz B,W eishaup t K,et al .Observati on of cr oss over fr om three 2t o t w o 2di m ensi onal variable 2range hopp ing in
te mp late 2synthesized polypyrr ole and polyaniline[J ].Phys Rev B,1994,50(20):14888214892.
[48]龙云泽,陈兆甲,张志明,等.纳米管结构聚苯胺的电阻率和磁化率[J ].物理学报,2003,52(1):1752179.
Long Yunze,Chen Zhaojia,Zhang Zhi m ing,et al .Resistivity and magnetic suscep tibility of nanotubular polyaniline doped with p r ot onic acids[J ].Acta Physica Sinica,2003,52(1):1752179.(in Chinese )
[49]Long Y Z,Chen Z J,W an N L,et al .Resistivity study of polyaniline doped with p r ot onic acids[J ].Physica B,2003,325:
2082213.
[50]陈 挺,杨小刚,朱 平,等.硫酸体系中快速反应制备聚苯胺纳米结构的研究[J ].化工技术与开发,2008,37(4):42
7.
Chen Ting,Yang Xiaogang,Zhu Ping,et al .Synthesis of polyaniline nanostructures by rap id 2m ixed reacti on method in H 2S O 4s oluti on[J ].Technol ogy and Devel opment of Che m ical I ndustry,2008,37(4):427.(in Chinese )
[责任编辑:严海琳]
—74—张 艳,等:纳米结构聚苯胺的合成及性质
纳米材料导论复习题(2016) 一、填空： 1.纳米尺度是指 2.纳米科学是研究纳米尺度内原子、分子和其他类型物质的科学 3.纳米技术是在纳米尺度范围内对原子、分子等进行的技术 4.当材料的某一维、二维或三维方向上的尺度达到纳米范围尺寸时，可将此类材料称为 5.一维纳米材料中电子在个方向受到约束，仅能在个方向自由运动，即电子在 个方向的能量已量子化一维纳米材料是在纳米碳管发现后才得到广泛关注的，又称为 6.1997年以前关于Au、Cu、Pd纳米晶样品的弹性模量值明显偏低，其主要原因是 7.纳米材料热力学上的不稳定性表现在和两个方面 8.纳米材料具有高比例的内界面，包括、等 9.根据原料的不同，溶胶-凝胶法可分为： 10.隧穿过程发生的条件为. 11.磁性液体由三部分组成：、和 12.随着半导体粒子尺寸的减小，其带隙增加，相应的吸收光谱和荧光光谱将向方向移动，即 13.光致发光指在照射下被激发到高能级激发态的电子重新跃入低能级被空穴捕获而发光的微观过程仅在激发过程中发射的光为在激发停止后还继续发射一定时间的光为 14.根据碳纳米管中碳六边形沿轴向的不同取向，可将其分成三种结构：、和 15.STM成像的两种模式是和. 二、简答题：（每题5分，总共45分） 1、简述纳米材料科技的研究方法有哪些？ 2、纳米材料的分类？ 3、纳米颗粒与微细颗粒及原子团簇的区别？ 4、简述PVD制粉原理 5、纳米材料的电导（电阻）有什么不同于粗晶材料电导的特点？ 6、请分别从能带变化和晶体结构来说明蓝移现象
7、在化妆品中加入纳米微粒能起到防晒作用的基本原理是什么？ 8、解释纳米材料熔点降低现象 9、AFM针尖状况对图像有何影响？画简图说明 1. 纳米科学技术 (Nano-ST):20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的新科技，是研究在千万分之一米10–7)到十亿分之一米(10–9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术，又称为纳米技术 2、什么是纳米材料、纳米结构？ 答：纳米材料：把组成相或晶粒结构的尺寸控制在100纳米以下的具有特殊功能的材料称为纳米材料，即三维空间中至少有一维尺寸小于100nm的材料或由它们作为基本单元构成的具有特殊功能的材料，大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类；纳米材料有两层含义： 其一，至少在某一维方向，尺度小于100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结构单元的尺度小于100nm，如纳米晶合金中的晶粒;其二，尺度效应：即当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性量子尺寸效应。 纳米结构：以纳米尺度的物质为单元按一定规律组成的一种体系 3、什么是纳米科技？ 答：纳米科技是研究在千万分之一米(10-8)到亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学问；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工 4、什么是纳米技术的科学意义？ 答：纳米尺度下的物质世界及其特性，是人类较为陌生的领域，也是一片新的研究疆土在宏观和微观的理论充分完善之后，再介观尺度上有许多新现象、新规律有待发现，这也是新技术发展的源头；纳米科技是多学科交叉融合性质的集中体现，我们已不能将纳米科技归为任何一门传统的学科领域而现代科技的发展几乎都是在交叉和边缘领域取得创新性的突破的，在这一尺度下，充满了原始创新的机会因此，对于还比较陌生的纳米世界中尚待解释的科学问题，科学家有着极大的好奇心和探索欲望 5、纳米材料有哪4种维度？举例说明 答：零维：团簇、量子点、纳米粒子 一维：纳米线、量子线、纳米管、纳米棒 二维：纳米带、二维电子器件、超薄膜、多层膜、晶体格 三维：纳米块体 6、请叙述什么是小尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应、库仑堵塞效应 答：小尺寸效应：当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应 表面效应：球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加，颗粒表面原子数相对增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性，这就是表面效应 量子尺寸效应：当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料
1.什么是纳米材料？其内涵是什么？（从零、一、二、三维考虑） 2.纳米材料的四大效应是什么？对每一效应举例说明。 3.纳米材料的常用的表征方法有哪些？ 4.用来直接观察材料形态的SEM、TEM、AFM对所测定的样品有哪些特定要求？从它们的图像中能够得到哪些基本信息？ 5.纳米颗粒的高表面活性有何优缺点？如何利用？ 6.在纳米颗粒的气相合成中涉及到哪些基本环节？气相合成大致可分为哪四种？气相成核理论的机制有哪两种？ 7.溶胶-凝胶法制备纳米颗粒的基本过程是怎样的？ 8.用溶胶-凝胶技术结合碳纳米管的生长机理，可获得密度不同的碳纳米管阵列（也叫纳米森林），简要阐述其主要步骤及如何控制碳纳米管的分布密度？ 9.改变条件可制备不同晶粒大小的二氧化钛，下图分别为两种晶粒尺寸不同的二氧化钛的XRD图与比表面积数据。请用Scherrer 方程、BET比表面积分别估算这两种二氧化钛的晶粒尺寸（XRD测试时所用的 = 1.5406?，锐钛矿相二氧化钛的密度是3.84 g/cm3）（默写出公式并根据图中的数据来计算）。 10.氧化物或者氮化物纳米材料具有许多特殊的功能，请以一种氧化物或者氮化物为例，举出其三种主要的制备方法（用到的原料、反应介质、主要的表征手段）、主要用途（与纳米效应有关的用途）、并介绍这种物质的至少两种晶相。 11.举出五种碳的纳米材料，阐述其一维材料与二维材料的结构特点、用途。 12.简述纳米材料的力学性能、热学性能与光学性能有怎样的变化？ 13.什么叫化学气相沉积法，它与外场结合又可衍生出哪些方法？简述VLS机制。 14.纳米半导体颗粒具有光催化性能的主要原因是什么？光催化有哪些具体应用 15.利用机械球磨法制备纳米颗粒的主要机制是什么？有何优、缺点？ 16 何为“自催化VLS生长”？怎样利用自催化VLS生长实现纳米线的掺杂？ 17.液相合成金属纳米线，加入包络剂(capping reagent)的作用是什么？ 18.何为纳米材料的模板法合成？它由哪些优点？合成一维纳米材料的模板有哪些？ 19.试结合工艺流程图分别说明氧化铝模板的制备过程以及氧化铝模板合成纳米线阵列的过程 20.从力学特性、电学特性和化学特性来阐述碳纳米管的性质，它有哪些主要的应用前景？ 21.如何提高传统光刻技术中曝光系统的分辩率？ 22.试比较电子束刻蚀和离子束刻蚀技术的异同点和优缺点。 23.比较极紫外光刻技术和X射线光刻技术的异同。 24.何为纳米材料的自组装？用于制备纳米结构的微乳液体系一般有几个组成部分？ 25 何谓“取向搭接Oriented attachment”“奥斯德瓦尔德熟化Ostwald ripening”?
代鹏程无机化学2009级硕博连读学号：200911461 题目：举例说明纳米材料的结构与其性质的关系 答： 目录 1、纳米材料定义 2、纳米材料的结构 3、纳米材料的性能 4、以量子点为例说明纳米材料结构与其性质的关系 5、以纳米线为例说明纳米材料结构与其性质的关系 1、纳米材料定义 纳米材料是纳米级结构材料的简称。狭指由纳米颗粒构成的固体材料，其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100纳米，在通常情况下不超过10纳米；从广义上说，纳米材料，是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度（1～100nm）限制的各种固体超细材料，它包括零维的原子团簇（几十个原子的聚集体）和纳米微粒；一维纳米纤维；二维纳米微粒膜（涂层）及三维纳米材料。 2、纳米材料的结构 材料学研究认为：材料的结构决定材料的性能，同时材料的性能反映材料的结构。纳米材料也同样如此。对于纳米材料，其特性既不同于原子，又不同于结晶体，可以说它是一种不同于本体材料的新材料，其物理化学性质与块体材料有明显的差异。 纳米材料的结构特点是：纳米尺度结构单元，大量的界面或自由表面，以及结构单元与大量界面单元之间存在的交互作用。在结构上，大多数纳米粒子呈现为理想单晶，也有呈现非晶态或亚稳态的纳米粒子。纳米材料的结构上存在两种结构单元；即晶体单元和界面单元。晶体单元由所有晶粒中的原子组成，这些原子严格地位于晶格位置；界面单元由处于各晶粒之间的界面原子组成，这些原子由超微晶粒的表面原子转化而来。 纳米材料由于非常小，使纳米材料的几何特点之一是比表面积（单位质量材料的表面积）很大，一般在102～104m2/g。它的另一个特点是组成纳米材料的单元表面上的原子个数与单元中所有原子个数相差不大。例如：一个由5个原子组成的正方体纳米颗粒，总共有原子个数53=125个，而表面上就有约89个原子，占了纳米颗粒材料整体原子个数的71%以上。这些特点完全不同于普通的材料。例如，普通材料的比表面积在10m2/g以下，其表面原子的个数与组成单元的整体原子个数相比较完全可以忽略不计。 由于以上纳米材料的两上显著不同于普通材料的几何特点，从物理学的观点来看，就使得纳米材料有两个不同于普通材料的物理效应表现出来，这是一个由量变到质变的过程。一个效应我们称之为量子尺寸效应，另一个被称之为表面效应。量子尺寸效应是由于材料的维度不断缩小时，描述它的物理规律完全不同
半导体发光的分类： 1）光致发光，2）电致发光，3）阴极射线发光，4）X射线及高能例子发光，5）化学发光以及6）生物发光等。其共同点就是用不同的能量激发半导体，让其发光，也就是把不同形式的能量转换为光能。 PL定义： Luminescence is one of the most important methods to reveal the energy structure and surface states of semiconductor nanoparticles and has been studied extensively. Whenever a semiconductor is irradiated, electrons and holes are created. If electronhole pairs recombine immediately and emit a photon that is known as fluorescence and if the electrons and holes created do not recombine rapidly, but are trapped in some metastable states separately, they need energy to be released from the traps and recombine to give luminescence. If they spontaneously recombine after some time, it is called photoluminescence (PL). It is reported that the fluorescence process in semiconductor nanoparticles is very complex, and most nanoparticles exhibit broad and Stokes shifted luminescence arising from the deep traps of the surface states. Only clusters with good
关于纳米材料和纳米结构的研究 发表时间：2019-07-18T12:27:02.667Z 来源：《科技尚品》2018年第11期作者：于涵 [导读] 纳米材料问世后，各国科学家都开始对这种物质进行研究，国家关于纳米材料和纳米结构的研究也始终没有停止，现如今，中国在纳米材料和纳米结构方面的研究水平已经进入了国际先进行列。本文基于纳米材料和纳米结构，针对纳米材料在催化科学、分析分离科学、光电材料科学的应用展开了全面的分析。 宣化一中 引言：近年来，国际上关于纳米材料和纳米结构的研究不断发展，出现了很多新的研究热点，包括：半导体芯片、癌症诊断、光学材料等。随着研究的深入，未来将会有更多的纳米产品问世。将纳米材料和纳米结构和其他技术相结合，开拓新的思路，可以让纳米材料和纳米结构的适用性得到进一步提高。 一、纳米材料和纳米结构 纳米中主要包括两个部分，分别为：纳米晶粒和晶粒界面，晶界原子的比例极大是纳米最为突出的结构特征，此外，纳米晶界原子结构较为复杂，所以纳米中的晶界结构一直都是研究的重点，很多学者都提出了不同的模型学说，但纳米材料中的境界微观结构一直都没有形成一个统一的模型。不仅是因为晶界结构较为复杂，也是因为晶界结构会受到多种因素的影响，导致同一块材料中也会有不同的差异性。由于纳米结构上的特殊性和不稳定性，让纳米材料形成了很多的特殊性能。不仅如此，纳米材料的物理化学性能和绝大部分物体的物理化学特性都不同，其中最为典型的就是催化性能和光学性能这两个性能。比如，纳米材料在作为光催化剂使用时，因为纳米本身的粒径较小，所以可以到达表面的纳米粒子数量较多，光催化效率也就相对提高。随着时间的发展，科学技术的不断提升，对纳米的研究也就进一步深入，现如今，纳米材料中的线性光学性质以及晶体材料的光伏特性、发光效应也是纳米光学性质的研究热点问题。 二、纳米材料在不同科学行业中的应用 （一）纳米材料在催化科学中的应用 由上文可知，纳米材料的催化性能较优，因此在催化科学中得到了广泛的应用。近年来，含银催化剂在电催化水裂解、海水电解产氯气等方面都有着良好的应用，而采用海水电解产氯气的方式可以更好的减低能耗，这其中最为关键的环节就是制作合成出高效的含银催化剂[1]。采用自上而下的纳米颗粒制备方法，可以制作出一种稳定的银纳米颗粒，经过研究发现，这种纳米材料具有着较高的银卤素比例，应用在海水电解产氯气的过程中，可以有效催化氯气产生，而且这种纳米材料的催化活性较高。在调控催化纳米管时，也可以采用这种纳米材料，这种材料因其本身的性能较优，现如今已经在材料科学、传感器科学的研究中得到了广泛应用。（二）纳米材料在分析分离科学中应用 金纳米粒子作为纳米材料在分析分离科学中的应用效果一直较好，经常被用于检测物质，通过金纳米粒子的聚集和分散，观察体系溶液颜色的变化，就可以进行分析检测，这其中就利用了金纳米粒子的比色传感理论。此外，在传感领域也具有着一定的应用前景，将金纳米粒子和其他常见的应用物质进行结合，可以在分析分离科学中得到进一步的应用，从根本上提高检测结果的准确性。小分子凝胶是一种新型的功能材料，这种软材料可以利用分子间的相互作用，形成一个微纳米网络结构，根据分子在空间构型上的微小差别，会形成不同尺寸的微纳米网络结构。比如：检测二价汞离子的过程中，可以利用这种小分子凝胶体系进行灵敏检测，不仅如此，这种凝胶体系还可以检测水中汞离子。 （三）纳米材料在光电材料科学中应用 除了上述两个方面以外，纳米V型刚棒-线团分子以及双稳态功能轮烷分子梭在光电材料科学中都有着一定的应用。近几年，纳米材料在光电器材方面的应用得到了科研工作者的广泛关注，纳米材料在水中的自组装行为，在光电材料中科学、纳米材料科学、超分子化学以及主客体化学中都有着广泛的应用，利用这一性能形成的纳米V型刚棒-线团分子在水中就可以完成自组装行为。而稳态功能轮烷分子梭的设计和制备，在发展有机光电功能超分子体系中发挥着重要的作用。因此，在催化材料、光子晶体、药物控制输送等领域中都可以看见单分散核/壳纳米复合材料的身影，通过对具有单分散核/壳纳米复合材料性能的卟啉纳米金纳米粒子形成过程的研究，可以发现这种复合性的纳米粒子在构筑光电器件山发挥着重要的作用，且比其他复合材料具有着更大的光电流，光电性能也较为稳定。此外，这种复合材料的制备方法较为简单，生产便捷，因此大范围应用[2]。 总结：综上所述，纳米结构和纳米材料在科学行业中植根深远，在很多方面中都会发挥着重要的作用，作为一种市场前景广阔的新材料，国家应该进一步投入人力和资金展开研究，并且作为重点研究开发项目。二十一世纪，纳米技术会成为一种决定性技术，加强其在不同领域中的发展，可以推动国家科学领域的进步。 参考文献： [1]赵然. 博士论文-铀钍氧化物纳米材料和铀酰-异金属配位聚合物的合成、结构和性质研究[J]. 2016. [2]马佳文. 碳纳米材料与金属复合结构中空位缺陷产生和作用机制的理论研究[D]. 2016.
电化学方法合成聚苯胺的研究 摘要 膜科学技术自50年代以来发展迅速，现已在工业、农业、医学等领域获得广泛应用。就膜材料而言，有机膜发展最早，因其柔韧性好、成膜性能好、品种多等优点而获得大规模应用。聚苯胺电致变色膜作为一种导b电聚合物材料，具有易合成、均相、性质均一、能牢固附着在支持物上等优点具有广阔的市场应用前景。本文利用循环伏安法，采用三电极体系，研究在碳布电极表面合成聚苯胺膜。 本实验考查了苯胺单体浓度、溶液酸度、质子酸类型、线性扫描速率、扫描圈数等对合成聚苯胺膜的影响规律。实验发现聚苯胺的电化学氧化过程是一个自催化过程。镀液中苯胺单体浓度越大对成膜越有利，但是受苯胺的溶解度影响，镀液中的硫酸与苯胺的浓度比应大于1 : 1。另外降低扫描速率，适当增加扫描圈数有利于聚苯胺膜的形成，最佳扫描速率为25mv/s。聚苯胺的电化学活性明显依赖于质子化的程度，在苯胺与硫酸组成的镀液中，H2SO4浓度越大，膜的氧化还原可逆性越大，聚苯胺的自催化效应越强，质子酸中硫酸对聚苯胺的电化学生成的促进作用最大。 关键词：聚苯胺，循环伏安，影响规律
Abstract The technology of film science has developed rapidly since the 1950s. It is widely used in industry, agriculture, medicine and other fields. The organic film was developed first. It is well applied in many filds because of its flexibility, film-forming properties, and has many kinds of product. The electrochromic display film of polyaniline is one of electronically conducting polymers, it has a broad market prospect because it is easily synthesized, character uniform and can be firmly attached to the substrates. The work studied synthesis of polyaniline film on carbon cloth with three elctrodes by means of cyclic voltammograms. Synthesis of polyaniline films on carbon cloth are related to aniline concentration, solution acidity, bronsted acid type, linear scan rate and scanning numbers etc. It was found that the polyaniline electrochemical oxidation process is a self-catalytic process. It was found the higher the aniline concentration is, the esaier polyaniline synthesize is, because of the solubility of aniline in the water, sulfuric acid and aniline should be more than 1: 1 in concentration. Furthermore it was favorable to synthesize polyaniline films when reduce scan rate and increase the numbers of scanning appropriately, and the best scan rate is 25 mv/s. The activity of polyaniline films was significantly depended on the extent of the proton, in the solution of aniline and sulfuric acid bath, the greater the H2SO4concentration is, the greater the film’s redox reversible is, the stronger the self-catalytic effect is ,and sulfuric acid can promote the speed of synthesis of
纳米材料综述 一、基本定义 1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着 纳米科学技术的正式诞生。 1、纳米 纳米是一种长度单位，1纳米=1×10-9米，即1米的十亿分之一，单位符 号为 nm。 2、纳米技术 纳米技术是在单个原子、分子层次上对物质的种类、数量和结构形态进行 精确的观测、识别和控制的技术，是在纳米尺度范围内研究物质的特性和 相互作用，并利用这些特性制造具有特定功能产品的多学科交叉的高新技 术。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子、分子，制造出 具有特定功能的产品。 纳米技术的发展大致可以划分为3个阶段： 第一阶段(1990年即在召开“Nano 1”以前主要是在实验室探索各种纳米粉体的制备手段，合成纳米块体(包括薄膜，研究评估表征的方法，探索纳米材料的特殊性能。研究对象一般局限于纳米晶或纳米相材料。 第二阶段 (1990年～1994年人们关注的热点是设计纳米复合材料： ?纳米微粒与纳米微粒复合(0-0复合， ?纳米微粒与常规块体复合(0-3复合， ?纳米复合薄膜(0-2复合。 第三阶段(从1994年至今纳米组装体系研究。它的基本内涵是以纳米颗粒 以及纳米丝、管等为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系的研究。 3、纳米材料 材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1~100纳米或者由他们形成的材料就称为纳米 材料。纳米材料和宏观材料迥然不同，它具有奇特的光学、电学、磁学、热学和力学等方面的性质。
图1 纳米颗粒材料SEM图 二、纳米材料的基本性质 由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。科学家们和工程技术人员利用纳米材料的特殊性质解决了很多技术难题，可以说纳米材料特性促进了科技进步和发展。 1、力学性质 高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳米材料中位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50多年历史，由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。 2、热学性质 纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用，从而有效地将太阳光能转换为热能。 3、电学性质 由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管，表现出很好的晶体三极管放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成
高压对氮化硼纳米管的几何结构、电子结构和 光学性质的影响 * 何开华 1) 郑 广 1) 吕 涛 1) 陈 刚 1) 姬广富 2) 1)(中国地质大学数学与物理学院,武汉 430074) 2)(中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理国防重点实验室,绵阳 621900) (2005年11月29日收到;2005年12月12日收到修改稿) 运用密度泛函理论平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),计算研究了纳米管BN(5,5)在不同压力条件下的几何结构、电子结构和光学性质.在高压条件下管口形状发生了较大的变化.与闪锌矿结构BN 比较分析发现两种结构间存在一些性质上的差异:首先,在外压力作用下,BN(5,5)纳米管的带隙随压力增大而减小,变化率为-0 01795eV GPa,而闪锌矿结构BN 随压力增大而增大;其次光吸收谱在压力条件下,没有和闪锌矿结构B N 一样发生 蓝移 ,相反在红外方向有所拓展;但纳米管BN(5,5)电子的转移方向和立方B N 相同,与BP(5,5)相反.通过分析电子态密度图,纳米管BN(5,5)有较强的离子性,随着压力的增大离子性减弱. 关键词:氮化硼纳米管,密度泛函理论(DFT),电子结构PACC :7115B,7120 *中国工程物理研究院自然科学基金(批准号:20030103)资助的课题. 通讯联系人.E_mail:c yfjkf@https://www.doczj.com/doc/b61975244.html, 1 引言 纳米碳管自1991年[1] 被发现以来,因具有一系列特殊的物理化学性能及其在应用领域的广阔前景,一直是理论和实验工作者们研究的热点.1992年发现的非碳纳米管同样引起了人们的研究热潮,尤其是由! ?族二元化合物所构成的非碳纳米管因具有很好的应用前景,人们更是给予了特别多的关注.1995年,Zettl 等人[2] 首先在实验中观察到BN 纳米管结构的存在,随后又发展了多种制备BN 纳米管的方法.但在理论研究方面迄今报道不多, Rubio 等人[3] 用紧束缚近似(TB)方法计算研究了BN 纳米管,发现其电子结构和碳纳米管的非常类似,即 其亚层电子间既有sp 2杂化又有sp 3 杂化,通过计算电子能带结构证实各种B N 纳米管均为半导体. Blas 等人[4] 用局域密度近似(LDA)计算得到在较大直径时其带隙维持在5 5eV,不受管的直径和手型的影响,比其他大多数管状半导体要高出约2e V.Acdim 等人[5] 用FP_LC AO 和PW_PP 方法对比研究了锯齿型BN 纳米管和扶手椅型B N 纳米管的力学性 质和电子结构,并与碳纳米管的性质作了比较.最 近Wu 等人[6] 对B N (8,0)纳米管进行了氢吸附研究. 闪锌矿结构是环境条件下的稳定结构,有关此结构的物理化学性质报道很多[7#9] ,其在物理性质上表现出与其他的半导体不一样的地方,如:(1)硬度要比其他半导体化合物的硬度高许多;(2)带隙随压力的增大而增大,其他硼化合物半导体的带隙随压力的增大而减小;(3)在压力下,电子的转移方向不同,在B N 中硼原子的电子向氮原子转移,而在B P 中,磷原子的电子向硼原子转移.以上几点性质在纳米管结构中是否依然存在,还未曾见报道.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理,计算研究了纳米管B N(5,5)在高压下的几何结构、电子结构和光学性质,并与文献中有关闪锌矿结构B N 的报道作了比较. 2 计算方法和模型 本文的计算基于密度泛函理论的平面波基组的 赝势(PWP)从头算法[10] ,此方法已成功运用在各类 第55卷第6期2006年6月1000 3290 2006 55(06) 2908 06 物 理 学 报 AC TA PHYSIC A SINICA Vol.55,No.6,June,2006 2006Chin.Phys.Soc.
一聚苯胺的合成方法 聚苯胺的合成方法很多，但常用的合成方法有两大类：化学合成和电化学合成。 (1) 化学合成法化学合成法是利用氧化剂作为引发剂在酸性介质中使苯胺单体发生氧化聚合，具体实施方法有如下几种。 ①化学氧化聚合法聚苯胺的化学氧化聚合法，是在酸性条件下用氧化剂使苯胺单体氧化聚合。质子酸是影响苯胺氧化聚合的重要因素，它主要起两方面的作用：提供反应介质所需要的pH值和以掺杂剂的形式进入聚苯胺骨架赋予其一定的导电性。聚合同时进行现场掺杂，聚合和掺杂同时完成。常用的氧化剂有：过氧化氢、重铬酸盐、过硫酸盐等。其合成反应主要受质子酸的种类及浓度，氧化剂的种类及浓度，单体浓度和反应温度、反应时间等因素的影响。化学氧化聚合法优点在于能大量生产聚苯胺，设备投资少，工艺简单，适合于实现工业化生产，是目前最常用的合成方法。 ②乳液聚合法乳液聚合法是将引发剂加入含有苯胺及其衍生物的酸性乳液体系内的方法。乳液聚合法具有以下优点：采用环境友好且成本低廉的水作为热载体，产物无需沉淀分离以除去溶剂；合成的聚苯胺分子量和溶解性都较高；如采用大分子磺酸为表面活性剂，则可一步完成掺杂提高导电聚苯胺电导率；可将聚苯胺制成直接使用的乳状液，后续加工过程不必再使用昂贵或有毒的有机溶剂，简化了工艺，降低了成本，还可以克服传统方法合成聚苯胺不溶不熔的缺点。 ③微乳液聚合法微乳液聚合法是在乳液法基础上发展起来的。聚合体系由水、苯胺、表面活性剂、助表面活性剂组成。微乳液分散相液滴尺寸(10~100nm)小于普通乳液(10~200nm)，非常有利于合成纳米级聚苯胺。纳米聚苯胺微粒不仅可能解决其难于加工成型的缺陷，且能集聚合物导电性和纳米微粒独特理化性质于一体，因此自1997年首次报道利用此法合成了最小粒径为5nm的聚苯胺微粒以来，微乳液法己经成为该领域的研究热点。目前常规O/W型微乳液用于合成聚苯胺纳米微粒常用表面活性剂有DBSA、十二烷基磺酸钠等，粒径约为10~40nm。反相微乳液法(W/O)用于制备聚苯胺纳米微粒可获得更小的粒径(<10nm)，且粒径分布更均匀。这是由于在反相微乳液水核内溶解的苯胺单体较之常规微乳液油核内的较少造成的。 ④分散聚合法苯胺分散聚合体系一般是由苯胺单体、水、分散剂、稳定剂和引发剂组成。反应前介质为均相体系，但所生成聚苯胺不溶于介质，当其达到临界链长后从介质中沉析出来，借助于稳定剂悬浮于介质中，形成类似于聚合物乳液的稳定分散体系。该法目前用于聚苯胺合成研究远不及上述三种实施方法
纳米材料和纳米结构 1.纳米微粒尺寸的评估 在进行纳米微粒尺寸的评估之前，首先说明如下几个基本概念： （1）关于颗粒及颗粒度的概念 （i）晶粒：是指单晶颗粒，即颗粒内为单相，无晶界。 （ii）一次颗粒：是指含有低气孔率的一种独立的粒子，颗粒内部可以有界面，例如相界、晶界等。 （iii）团聚体：是由一次颗粒通过表面力或固体桥键作用形成的更大的颗粒。团聚体内含有相互连接的气孔网络。团聚体可分为硬团聚体 和软团聚体两种。团聚体的形成过程使体系能量下降。 （iv）二次颗粒：是指人为制造的粉料团聚粒子。例如制备陶瓷的工艺过程中所指的“造粒”就是制造二次颗粒。 纳米粒子一般指一次颗粒，它的结构可以是晶态、非晶态和准晶，可以是单相、多相结构。只有一次颗粒为单晶时，微粒的粒径才与晶粒尺寸（晶粒度）相同。 （2）颗粒尺寸的定义对球形颗粒来说，颗粒尺寸（粒径）是指其直径。对不规则颗粒，尺寸的定义常为等当直径，如体积等当直径、投影面积直径等。 粒径评估的方法很多，这里仅介绍几种常用的方法。 A 透射电镜观察法 用透射电镜可观察纳米粒子平均直径或粒径的分布。 该方法是一种颗粒度观察测定的绝对方法，因而具有可靠性和直观性。首先将那米粉制成的悬浮液滴在带有碳膜的电镜用Cu网上，待悬浮液中的载液（例如乙醇）挥发后，放入电镜样品台，尽量多拍摄有代表性的电镜像，然后由这些照片来测量粒径。测量方法有以下几种：（i）交叉法：用尺或金相显微镜中的标尺任意的测量约600颗粒的交叉长度，然后将交叉长度的算术平均值乘上一统一因子（1.56）来获得平均粒径；（ii）测量约100个颗粒中每个颗粒的最大交叉长度，颗粒粒径为这些交叉长度的算术平均值。（iii）求出颗粒的粒径或等当半径，画出粒径与不同粒径下的微粒数的分布图，将分布曲线中峰值对应的颗粒尺寸作为平均粒径。用这种方法往往测得的颗粒粒径是团聚体的粒径，这是因为在制备超微粒子的电镜观察样品时，首先需用超声波分散法，使超微粉分散在载液中，有时候很难使它们全部分散成一次颗粒，特别是纳米粒子很难分散，结果在样品Cu网上往往存在一些团聚体，在观察时容易把团聚体误认为是一次颗粒。电镜观察法还存在一个缺点就是测量结果缺乏统计性，这是因为电镜观察用的粉体是极少的，导致观察到的粉体的粒子分布范围并不代表整个粉体的粒径范围。 B X射线衍射线线宽法（谢乐公式） 电镜观察法测量得到的是颗粒度而不是晶粒度。X射线衍射线宽法是测定颗粒晶粒度的最好方法。当颗粒为单晶时，该法测得的是颗粒度。颗粒为多晶时，测得的是组成单个颗粒的单个晶粒的平均晶粒度。这种测量方法只适用晶态的纳
聚苯胺的制备实验报告 姓名：吉武良院系：化院20系学号：PB13206270 摘要:本实验利用化学氧化聚合法制备聚苯胺，旨在了解一种新型的功能聚合物---导电聚合物，探讨电子导电聚合物的结构与机理，并掌握聚苯胺的合成方法。关键词:导电聚合物聚苯胺 Abstract:In this experiment, the chemical oxidative polymerization preparing polyaniline, aimed at understanding a novel functional polymer --- conductive polymer , to investigate the structure and mechanism of the electronically conductive polymer and grasp the polyaniline synthesis method . Keywords:Polyaniline Conducting polymer 一、引言 导电聚合物（conducting polymer）：又称导电高分子，是指通过掺杂等手段，能使得电导率在半导体和导体范围内的聚合物。通常指本征导电聚合物（intrinsic conducting polymer），这一类聚合物主链上含有交替的单键和双键，从而形成了大的共轭π体系。π电子的流动产生了导电的可能性。 1977年A. J. Heeger、A. G. MacDiarmid 和白川英树(H. Shirakawa) 发现，聚乙炔薄膜经电子受体(I，AsF5等) 掺杂后电导率增加了9个数量级，(他们为此共同获得2000年度诺贝尔化学奖) 。这一发现打破了有机聚合物都是绝缘体的传统观念，开创了导电聚合物的研究领域，诱发了世界范围内导电聚合物的研究热潮。大量的研究表明，各种共轭聚合物经掺杂后都能变为具有不同导电性能的导电聚合物，具有代表性的共轭聚合物有聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚对苯撑乙烯、聚对苯等。 导电聚合物的早期研究兴趣主要集中在掺杂导电态上。到了1990年随着聚合物发光二极管的发现，导电聚合物本征半导态的电致发光特性、激光特性和光伏打效应又引起了广泛关注，掀起了研究共轭聚合物的新一轮高潮。 导电聚合物的突出优点是既具有金属和无机半导体的电学和光学特性，又具有有机聚合物柔韧的机械性能和可加工性，还具有电化学氧化还原活性。这些特点决定了导电聚合物材料将在未来的有机光电子器件和电化学器件的开发和发展中发挥重要作用[1]。 聚苯胺（PANI）：聚苯胺是导电高分子领域最具应用价值的品种，既具有金属的导电性和塑造的可加工性，同时还具有金属和塑料所欠缺的化学和电化学特性。可广泛应用于电子
研究历史编辑 导电高分子用途[5] 从1977年日本Shirakawa，美国MacDiarmid、Heeger发现掺杂聚乙炔（PA）呈现金属特性并由此荣获诺贝尔化学奖至今，相继发现的较常用的导电高分子有聚对苯（PPP）、聚吡咯（PPY）、聚噻吩（PTH）、聚苯基乙炔（PPV）和聚苯胺（PANI）。由于导电高分子特殊的结构和物化性能，使其在电子工业、信息工程、国防工程及其新技术的开发和发展方面都具有重大的意义。其中因聚苯胺具有原料易得、合成工艺简单、化学及环境稳定性好等特点而得到了广泛的研究和应用。[5-8] 1826年，德国化学家Otto Unverdorben通过热解蒸馏靛蓝首次制得苯胺（aniline），产物当时被称为“Krystallin”，意即结晶，因其可与硫酸、磷酸形成盐的结晶。1840年，Fdtzsche从靛蓝中得到无色的油状 不同氧化态聚苯胺之间的可逆反应(3张) 物苯胺，将其命名为aniline，该词源于西班牙语的anti（靛蓝）并在1856年用于染料工业。而且他可能制得了少量苯胺的低聚物，1862年HLhetbey也证实苯胺可以在氧化下形成某些固体颗粒。但由于对高分子本质缺乏足够的认知，聚苯胺的实际研究拖延了几乎一个世纪，直到1984年，MacDiarmid提出了被广泛接受的苯式（还原单元）-醌式（氧化单元）结构共存的模型。随着两种结构单元的含量不同，聚苯胺处于不同程度的氧化还原状态，并可以相互转化。不同氧化还原状态的聚苯胺可通过适当的掺杂方式获得导电聚苯胺。[9-13] 不同氧化态聚苯胺之间的可逆反应图册参考资料。[ 结构 聚苯胺的实际合成与结构研究始于20世纪初，英国的Green和德国的Willstatter两个研究
代鹏程无机化学2009级硕博连读学号:200911461 题目:举例说明纳米材料的结构与其性质的关系 答: 目录 1、纳米材料定义 2、纳米材料的结构 3、纳米材料的性能 4、以量子点为例说明纳米材料结构与其性质的关系 5、以纳米线为例说明纳米材料结构与其性质的关系 1、纳米材料定义 纳米材料是纳米级结构材料的简称。狭指由纳米颗粒构成的固体材料,其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100纳米,在通常情况下不超过10纳米;从广义上说,纳米材料,是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度(1~100nm限制的各种固体超细材料,它包括零维的原子团簇(几十个原子的聚集体和纳米微粒;一维纳米纤维;二维纳米微粒膜(涂层及三维纳米材料。 2、纳米材料的结构 材料学研究认为:材料的结构决定材料的性能,同时材料的性能反映材料的结构。纳米材料也同样如此。对于纳米材料,其特性既不同于原子,又不同于结晶体,可以说它是一种不同于本体材料的新材料,其物理化学性质与块体材料有明显的差异。
纳米材料的结构特点是:纳米尺度结构单元,大量的界面或自由表面,以及结构单元与大量界面单元之间存在的交互作用。在结构上,大多数纳米粒子呈现为理想单晶,也有呈现非晶态或亚稳态的纳米粒子。纳米材料的结构上存在两种结构单元;即晶体单元和界面单元。晶体单元由所有晶粒中的原子组成,这些原子严格地位于晶格位置;界面单元由处于各晶粒之间的界面原子组成,这些原子由超微晶粒的表面原子转化而来。 纳米材料由于非常小,使纳米材料的几何特点之一是比表面积(单位质量材料的表面积很大,一般在102~104m2/g。它的另一个特点是组成纳米材料的单元表面上的原子个数与单元中所有原子个数相差不大。例如:一个由5个原子组成的正方体纳米颗粒,总共有原子个数53=125个,而表面上就有约89个原子,占了纳米颗粒材料整体原子个数的71%以上。这些特点完全不同于普通的材料。例如,普通材料的比表面积在10m2/g以下,其表面原子的个数与组成单元的整体原子个数相比较完全可以忽略不计。 由于以上纳米材料的两上显著不同于普通材料的几何特点,从物理学的观点来看,就使得纳米材料有两个不同于普通材料的物理效应表现出来,这是一个由量变到质变的过程。一个效应我们称之为量子尺寸效应,另一个被称之为表面效应。量子尺寸效应是由于材料的维度不断缩小时,描述它的物理规律完全不同 于宏观(普通材料的规律,不但要用描述微观领域的量子力学来描述,同时要考虑到有限边界的实际问题。关于量子尺寸效应处理物理问题,到目前为止,还没有一个较为成熟的适用方法。表面效应是由于纳米材料表面的原子个数不可忽略,而表面上的原子又反受到来自体内一侧原子的作用,因此它很容易与外界的物质发生反应,也就是说它们十分活泼。 纳米材料由于这两上特殊效应的存在,使得它们的物理、化学性质完全不同于普通材料。目前许多实验和应用结果已经证实,纳米材料的熔点、磁性、电容性、发光特性、水溶特性等都完全不同于普通材料。例如,将金属铜或铅做成几个纳米的颗粒,一遇到空气就会燃烧,发生爆炸;用碳纳米管做成的超级电容器,其体积比电
收稿日期:2003-11-25 基金项目:国家自然科学基金资助项目(20274030);上海市科技纳米专项基金资助项目(0259nm022)作者简介:黄美荣(1963-),女,江西南昌人,教授,工学硕士.E 2mail :Huangmeirong @https://www.doczj.com/doc/b61975244.html, 聚苯胺纳米粒子的合成 黄美荣,李新贵 (同济大学材料科学与工程学院,上海 200092) 摘要:系统归纳总结了聚苯胺纳米粒子的合成方法,论述了各种方法所得纳米聚苯胺的粒径、形状、稳定性等,分析了各种方法的利与弊,并同时给出了本课题组的最新研究结果.指出微乳液聚合和分散聚合是获得纳米聚苯胺的常用方法,尤其是微乳液聚合法,可以获得粒径较小的聚苯胺纳米粒子,最小粒径为8～10nm.与普通的微米级聚苯胺颗粒相比,纳米聚苯胺因具有良好的加工性,在透明导电膜、防腐涂料、电极修饰材料、电流变材料等领域展现出了广阔的应用前景. 关键词:纳米粒子;聚苯胺;微乳液聚合;分散聚合 中图分类号:TQ 316;O 631 文献标识码:A 文章编号:0253-374X (2005)01-0083-05 Synthesis of Polyanline Nanoparticles HUA N G Mei 2rong ,L I Xi n 2gui (School of Materials Science and Engineering ,Tongji University ,Shanghai 200092,China ) Abstract :The synthesis of polyaniline nanoparticles is systematically summarized.The size and shape ,as well as stabilities of the polyaniline nanoparticles are elaborated.The merits and the disadvantages of these techniques are also discussed.The latest results of our research group are presented.It is pointed out that both microemulsion polymerization and dispersion polymerization are frequently employed for preparing the electroconducting polyaniline nanoparticles ,with which nano size polyaniline particles with the smallest diameter of 8～10nm could be easily obtained ,especially in case of microemulsion https://www.doczj.com/doc/b61975244.html,paring with the conventional polyaniline particles with micrometer size ,polyaniline nanoparticles have shown numerous potential applications in fields such as transparent electrocon 2ducting films ,anticorrosion coatings ,electrode modified materials and electrorheological materials owing to their excellent processibilities. Key words :nanoparticles ;polyaniline ;microemulsion polymerization ;dispersion polymerization 聚苯胺具有优异电活性、原料便宜、易于合成、 操作简单等优点,已成为最具有广泛商业应用前景的导电聚合物之一[1,2].然而,聚苯胺结构的高度芳香性使其具有较高的化学稳定性和热稳定性,导致 了溶液加工或熔融加工障碍.将纳米技术引入聚苯胺材料中,不仅有望解决加工成型问题,而且还能使其集导电性和纳米效应于一体,从而推进导电聚合物的工业化进程.因此自1997年报道了由微乳液聚 第33卷第1期2005年1月 同济大学学报(自然科学版) JOURNAL OF TON G J I UN IVERSITY (NATURAL SCIENCE )Vol.33No.1 Jan.2005