CNT／导电聚苯胺复合材料的研究进展

导电聚苯胺的特性及进展院（部、中心）材料科学与工程专业材料科学与工程课程名称高分子材料进展导电聚苯胺的特性及进展摘要：导电聚苯胺是极有前途的导电聚合物,它能够广泛地应用于二次电池、金属的防腐、电致发光器件的电极修饰等方面。

本文根据文献资料参考从其结构特性、在可溶性、复合材料及纳米粒子上的研究进展及其应用前景做整理描述。

关键词：导电高分子，聚苯胺，掺杂，纳米粒子引言：在20世纪中发展起来的功能高分子中,导电高分子是最突出的代表之一。

20世纪70年代以前,人们一直将高分子材料作为绝缘材料来使用,从来没有导电高分子的概念美国的MacDiarmid在参观日本东京大学时,看到白川英澍试验室所合成的聚乙炔薄膜具有奇特的金属光泽,惊叹这可能就是他和Heeger等多年寻求的有机导电高分子,于是邀请白川到他的实验室进行合作研究。

他们根据研究硫氮聚合物(SN)n的经验,用I2和ASF5掺杂聚乙炔,发现经过掺杂的聚乙炔,导电率增加了10~12个数量级,达到103Scm的水平,接近于金属导体,并于1977年报道了这一结果。

这一发现,突破了高分子是绝缘体的传统观念,立即在科学界和技术界产生了巨大的影响和冲击。

理论物理学家从Pierls相变的理论出发,进行量子力学计算,计算出反式聚乙炔中长短键长的差约002nm,由此长短键交替所形成的导带和价带之间的间隙宽度是14eV,与试验观测值一致。

进而提出了包括孤子、极化子、双极化子等内容的聚乙炔导电的SSH理论。

实验物理学家进行了聚乙炔的一系列光谱、结构和光、电、磁学测量,验证了理论物理学家的理论结果,同时发现了当时的理论和模型尚不能解释的新现象。

高分子化学家和材料学家则不断改进合成技术,提高聚合物的性能,使聚乙炔的导电率达到105Scm量级,可以和金属铜相媲美。

在短短的20多年中,相继合成出了数十种导电高分子,并对它们的光、电、磁性能进行了系统深入的研究,许多新的科学现象和原理被揭示出来,导电高分子在若干高新技术领域的应用已经实现,或正在蕴育之中。

自1984年MacDiarmid 在酸性条件下，由苯胺单体聚合所得的导电性聚苯胺至今，聚苯胺成为现在研究进展最快的导电聚合物之一。

其原因在于聚苯胺具有以下诱人的独特优势：合成简单，良好的环境稳定性，独特的掺杂现象，电化学性能、潜在的溶液和熔融加工等性能。

聚苯胺被认为是最有希望在实际中得到应用的导电高分子材料。

以导电聚苯胺为基础材料，目前正在开发许多新技术，例如电磁屏蔽技术、抗静电技术、全塑金属防腐技术、电致变色、传感器元件和隐身技术等。

1、聚苯胺的结构与其导电机理聚苯胺是典型的有机导电聚合物，是一种具有金属光泽的粉末，聚苯胺可以看做是苯二胺和醌二亚胺的共聚基金项目：渭南师范学院研究生项目（09YKZ2018）聚苯胺导电性能的研究进展刘展晴　渭南师范学院化学化工系　７１４０００物。

高分子材料能导电，必须具备两个条件，要能产生足够数量的载流子(电子、空穴或离子等)，以及大分子链内和链间要能形成导电通道。

聚苯胺属于共轭结构型导电聚合物。

其导电机理与金属和半导体均不同，而这类共轭型导电聚合物的载流子是“离域”p-电子和由掺杂剂形成的孤子、极化子、双极化子等构成。

聚苯胺的电活性源于分子链中的π电子共轭结构：随分子链中π电子体系的扩大，π成键态和π*反键态分别形成价带和导带, 这种非定域的π电子共轭结构经掺杂可形成P 型和N 型导电态。

聚苯胺在掺杂中，由于掺杂的质子酸分解产生H +和对阴离子(如Cl -、SO 42-等)进入主链,与胺和亚胺基团中N 原子结合形成极子和双极子离域到整个分子链的π键中 ,从而使聚苯胺呈现较高的导电性。

2、聚苯胺的导电性2.1 不同类型的酸掺杂对聚苯电导率的影响自MacDiarmid 在酸性条件下聚合苯胺单体获得具有导电性聚合物以来，在国内外广受关注。

聚苯胺具有独特的掺杂机制，研究表明：用酸性较强无机酸掺杂时，电导率高；酸性弱时，相应的电导率降低。

但同时也发现无机酸掺聚苯胺其溶解性差，为了解决此问题。

题目：水溶性导电聚苯胺/碳纳米管复合材料的制备与性能研究1 设计(论文)进展状况碳纳米管自其发现以来,一直是研究的热点,并被认为是最具应用前景的纳米材料之一，而聚苯胺是一类特种功能材料，具有塑料的密度，又具有金属的导电性和塑料的可加工性，还具备金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能。

把这两者如何结合在一起，一直备受化学家和化学工程师的关注。

本毕设希望通过原位聚合的方法，把酰基化和氨基化后的碳纳米管和聚苯胺反应，然后在用水溶性参杂剂进行参杂，得到水溶性聚苯胺包裹的碳纳米管，从而完成水溶性聚苯胺-碳纳米管复合材料的制备，使复合材料的薄膜电导率较水溶性聚苯胺的电导率提高一个数量级。

本人从进入实验室之后，在第一周的时候，熟悉实验室仪器使用方法、回顾并练习基本有机合成实验技术，学习原位聚合基本原理和表征方法。

随即根据指导教师要求，进行与本课题相关的文献检索和翻译。

第二周的时间，在不断优化实验条件的基础上，用常温蒸馏的方法处理二氯亚砜(SOCL 2)，得到纯净的二氯亚砜，密封保存，待用。

之后，把硫酸钙(CaSO 4)加入到N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，振荡之后沉降24小时，在采用减压蒸馏的方法得到无水的N,N-二甲基甲酰胺。

第三周至第五周，将市售的CNTs-COOH 用处理后的二氯亚砜酰氯化，之后，酰氯化后的CNTs-COOH 和对苯二胺(C 6H 8N 2)在处理后的N,N-二甲基甲酰胺中进行氨基化过程。

已经完成的反应实验路线如下：第六周至第八周，进行氨基化后的CNTs-COOH 和聚苯胺的原位聚合反应。

2 存在问题及解决措施1)实验过程中，要完全在无水的环境下进行，所以仪器以及溶剂必须要进行去水处理。

2)要尽快完成氨基化后的CNTs-COOH 的分析和表征。

3)要尽快完成CNTs-COOH 与聚苯胺的原位聚合。

4)要尽快完成聚苯胺/碳纳米管复合物薄膜及其性能的测定。

CNTs-COOH +SOCL 280℃回流CNTs-COCL CNTs-COCL+CNTs-CONH NH 2H 2N NH 2+ HCL回流3 后期工作安排第九周，完成氨基化后的CNTs-COOH的分析和表征以及CNTs-COOH与聚苯胺的原位聚合。

聚苯胺导电性能的研究进展聚苯胺是一种导电高分子材料，具有良好的电导率和机械性能，具有广泛的应用前景。

随着导电高分子领域的发展，对聚苯胺导电性能的研究也在不断深入。

本文将对聚苯胺导电性能的研究进展进行综述。

首先，研究人员通过改变聚苯胺的合成方法来提高其导电性能。

传统的合成方法不能够得到具有高导电性的聚苯胺，因此，人们开始使用一种新的合成方法，即化学氧化聚合法。

这种方法在聚苯胺的合成过程中添加一些氧化剂，可以显著提高聚苯胺的导电性能。

此外，研究人员还尝试了其他一些改进方法，如在聚合过程中添加一些共聚物和掺杂剂，使聚苯胺形成导电网络结构，提高导电性能。

其次，研究人员通过掺杂材料来改善聚苯胺的导电性能。

人们发现，将聚苯胺与一些含氮杂原子的化合物进行复合掺杂可以显著提高聚苯胺的导电性能。

这些杂原子具有额外的电子，可以吸引导电载流子，从而增强聚苯胺的导电性能。

常见的掺杂材料包括聚苯胺衍生物、有机酸、染料等。

此外，研究人员还研究了聚苯胺薄膜在导电性能方面的应用。

聚苯胺薄膜具有优异的导电性能和机械性能，可以用于制备导电传感器、导电薄膜电极等。

研究人员还通过改变聚苯胺薄膜的制备条件来调控其导电性能，如薄膜的厚度、掺杂材料的浓度等。

最后，研究人员还通过改变聚苯胺材料的结构来提高其导电性能。

近年来，人们发现通过调控聚苯胺的形貌结构，如纳米颗粒、纳米线等，可以显著提高聚苯胺的导电性能。

这是因为纳米结构具有高比表面积和更多的界面，有利于导电载流子的传输。

总之，随着导电高分子领域的不断发展，聚苯胺导电性能的研究也在不断深入。

研究人员通过改变聚苯胺的合成方法、掺杂材料、构筑薄膜结构等方法来提高聚苯胺的导电性能。

随着研究的深入，聚苯胺导电材料在电子器件、传感器、柔性电子等领域的应用将得到进一步拓展。

导电聚合物聚苯胺的研究进展导电聚合物是一种特殊的聚合物材料，具有导电性能。

聚苯胺（polyaniline）是一种常用的导电聚合物，具有良好的导电性能、环境稳定性和可调控性，因而在电子学、光学、传感器等领域具有广泛的应用前景。

以下是对导电聚合物聚苯胺研究进展的粗略概述。

1.聚苯胺的合成与掺杂聚苯胺的合成方法主要有化学氧化还原法、电化学氧化还原法和生物合成法等。

其中，化学氧化还原法是最常用的合成方法之一、掺杂是指将聚苯胺中掺入一定的杂质，以提高其导电性能。

常用的掺杂方法有氧化物掺杂、酸碱掺杂和分子掺杂等，其中，氧化物掺杂是最常见的方法之一2.聚苯胺的导电机制导电聚苯胺的导电机制主要有两种，一种是质子传导机制，另一种是电子传导机制。

在质子传导机制下，聚苯胺通过溶液中的酸或碱接收或者失去质子来实现电流的传导。

而在电子传导机制下，聚苯胺通过氧化还原反应中电子的共轭转移来实现电流的传导。

3.聚苯胺在能源领域的应用聚苯胺作为一种导电聚合物，具有良好的电化学性能，因此在能源领域有广泛的应用。

例如，聚苯胺可以作为锂离子电池、超级电容器和燃料电池的电极材料。

研究表明，聚苯胺具有高的离子和电荷传输率、较高的比表面积和电容量，并且具有优良的循环稳定性，因此在能量存储和转换领域具有重要的应用价值。

4.聚苯胺在传感器领域的应用聚苯胺具有良好的导电性能和可调控性，因此在传感器领域有广泛的应用。

例如，聚苯胺可以作为化学传感器、生物传感器和光学传感器的敏感材料。

研究表明，聚苯胺可以通过掺杂不同的功能化合物，实现对不同物质的敏感检测，并且具有较高的灵敏度、选择性和稳定性。

总而言之，导电聚合物聚苯胺具有广泛的应用前景，特别是在能源和传感器领域。

随着对导电聚合物的深入研究，相信聚苯胺的性能和应用领域还会有更大的突破和发展。