导电高分子在纳米材料上的应用 o1、导电高分子纳米复合材料的性能 o2、导电高分子纳米复合材料的制备方法 o3、导电高分子纳米粒子的聚合方式 o4、导电高分子纳米复合材料的最新进展 o5、展望
导电高分子在纳米材料上的应用 1、导电高分子纳米复合材料的性能 2、导电高分子纳米复合材料的制备方法 3、导电高分子纳米粒子的聚合方式 4、导电高分子纳米复合材料的最新进展 5、展望
1、导电高分子纳米复合材料的性能 1.1导电性能 导电性能是导电高分子材料最重要的性能,因提高导电高分子材 料的导电性能一直是科学家们追求的目标。利用纳米粒子与导电 高分子材料的复合可以显著改善导电高分子的导电性能,从而拓 宽了导电高分子材料的应用领域 1.1导电高分子/金属氧化物纳米复合材料 .1.2导电高分子/蒙脱土纳米复合材料 1.3导电高分子/碳纳米管复合材料 o1.1.4导电高分子/稀土氧化物纳米复合材料 1.5导电高分子/金属盐纳米复合材料 o1.2导电、导磁性能 o有机导电导磁性材料由于其优异的性能而在诸如电池、电显示、 分子电器件、非线性光学材料、传感器、电磁屏蔽材料和微波吸 收剂等众多领域具有广阔的应用前景,受到材料科学界广泛关注
1、导电高分子纳米复合材料的性能 1.1 导电性能 导电性能是导电高分子材料最重要的性能，因提高导电高分子材 料的导电性能一直是科学家们追求的目标。利用纳米粒子与导电 高分子材料的复合可以显著改善导电高分子的导电性能，从而拓 宽了导电高分子材料的应用领域。 1．1．1 导电高分子／金属氧化物纳米复合材料 1．1．2 导电高分子／蒙脱土纳米复合材料 1．1．3 导电高分子／碳纳米管复合材料 1．1．4 导电高分子／稀土氧化物纳米复合材料 1．1．5 导电高分子／金属盐纳米复合材料 1.2 导电、导磁性能 有机导电导磁性材料由于其优异的性能而在诸如电池、电显示、 分子电器件、非线性光学材料、传感器、电磁屏蔽材料和微波吸 收剂等众多领域具有广阔的应用前景，受到材料科学界广泛关注
13光学性能 Michio等研究了聚苯胺、聚吡咯膜涂上TⅰOCdS芊导体纳芣粒子后 的光催化性能。在500W氙灯和500W高压汞灯激发下对FeC13 氧化为FeC1的速率做了研究,结果表明聚苯胺膜的反应速率比聚 吡咯的要大一个数量级,这是因为聚苯胺在离子传输过程中电阻 率较小。反应机理为半导体粒子受光激发后,分别在导带和价带 生电子和空穴。它们与化合物反应产生还原性和氧化性物质 这使光能转变为化学能,成为处理有害物质的一种方法。 o1.4生物吸附性能 o郑国祥等用苯胺作还原剂还原氯金酸合成了金纳米结构。TEM实 验表明,苯胺还原氯金酸能生成苯胺齐聚物或其聚合物包裹的金 球形纳米粒子。X射线光电子能谱谐(×S)分析表明,金纳米粒子包 覆的聚合物层带正电荷。该纳米粒子能用于电极表面纳米结构组 装及氧化还原性的生物大分子的电化学研究,实现了超氧化物歧 化酶(SOD)在这种带正电荷的金纳米粒子表面的直接电子转移。 胶体纳米复合材料有着巨大的表面积,这使其作为生物吸附剂在 免疫诊断 大的应用价值
1.3 光学性能 Michio等研究了聚苯胺、聚吡咯膜涂上TiOCdS半导体纳米粒子后 的光催化性能。在500 W氙灯和500 W高压汞灯激发下对FeC13 氧化为FeC1 的速率做了研究，结果表明聚苯胺膜的反应速率比聚 吡咯的要大一个数量级，这是因为聚苯胺在离子传输过程中电阻 率较小。反应机理为半导体粒子受光激发后，分别在导带和价带 产生电子和空穴。它们与化合物反应产生还原性和氧化性物质， 这使光能转变为化学能，成为处理有害物质的一种方法。 1.4 生物吸附性能 郑国祥等用苯胺作还原剂还原氯金酸合成了金纳米结构。TEM实 验表明，苯胺还原氯金酸能生成苯胺齐聚物或其聚合物包裹的金 球形纳米粒子。x射线光电子能谱(XPS)分析表明，金纳米粒子包 覆的聚合物层带正电荷。该纳米粒子能用于电极表面纳米结构组 装及氧化还原性的生物大分子的电化学研究，实现了超氧化物歧 化酶(SOD)在这种带正电荷的金纳米粒子表面的直接电子转移。 胶体纳米复合材料有着巨大的表面积，这使其作为生物吸附剂在 免疫诊断上有很大的应用价值
o1.5微波吸收性能 o吸波功能材料的研究是军事隐身技术领域中的前沿课题之一,其 目的是最大限度地减少或消除雷达、红外等对目标的探测特征 王鹏等人以十 烷基苯磺酸(DBSA 为乳化和掺东刘,通过乳 液聚合的方法制备了DBSA掺杂聚苯胺/蒙脱土纳米复合材料,采 用ⅹ射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪、四探针电导率仪和矢量 网络分析仪进行了初步表征。经测量和计算发现,PANI/MMT纳 米复合材料与石蜡质量比为1:1的2川厚试样在218GHz范 围内具有微波吸收性能,在13-14GHz范围内反射损耗小于 10dB,在13GHz处的最大反射损耗为-10.3dB o1.6防腐性能 o强敏等在聚合温度为25C,蒙脱士(MMT)质量含量为苯胺的 0.5%,过硫酸铵和苯胺的物质量比为1:1,掺杂剂磺基水杨 酸浓度为0.03mo/L的实验条件下,运用插层聚合的方法制备 出PANI 复合纳米材料。电化学阻抗谱(EIS)表明:在 NaC1质量含量为3.5%的腐蚀环境中,该复合纳米材料作为冷 轧钢的涂层,耐蚀效果并不理想;环氢树脂面途料配合使 耐蚀效果明显提晑;在1mo/LHC1的腐蚀环境中,沥青涂料是 柴好鹰程奖麦乳传漆种冻 为面涂料,45d后没有发现腐蚀现象
1.5 微波吸收性能 吸波功能材料的研究是军事隐身技术领域中的前沿课题之一，其 目的是最大限度地减少或消除雷达、红外等对目标的探测特征。 王鹏等人以十二烷基苯磺酸(DBSA)作为乳化剂和掺杂剂，通过乳 液聚合的方法制备了DBSA掺杂聚苯胺／蒙脱土纳米复合材料，采 用x射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪、四探针电导率仪和矢量 网络分析仪进行了初步表征。经测量和计算发现，PANI／MMT纳 米复合材料与石蜡质量比为1：1的2 nllTl厚试样在2～18 GHz范 围内具有微波吸收性能，在13—14 GHz范围内反射损耗小于一 10 dB，在13 GHz处的最大反射损耗为一10．3 dB。 1.6 防腐性能 强敏等在聚合温度为25℃ ，蒙脱土(MMT)质量含量为苯胺的 0．5％ ，过硫酸铵和苯胺的物质量比为1：1，掺杂剂磺基水杨 酸浓度为0．03 mol／L的实验条件下，运用插层聚合的方法制备 出PANI／MMT复合纳米材料。电化学阻抗谱(EIS)表明：在 NaC1质量含量为3．5％的腐蚀环境中，该复合纳米材料作为冷 轧钢的涂层，耐蚀效果并不理想；与环氧树脂面涂料配合使用， 耐蚀效果明显提高；在1 mol／L HC1的腐蚀环境中，沥青涂料是 比环氧树脂更好的面涂料。浸泡试验表明：在上述两种腐蚀环境 中，以聚苯胺，蒙脱土复合材料作为冷轧钢的底涂料，沥青涂料 作为面涂料，45 d后没有发现腐蚀现象
2、导电高分子纳米复合材料的制备方法 2.1共混法 共混法操作简单.但是纳米粒子易团聚,磁性粒子和导电聚合物在体系中难以分 散均匀,复合物结构具有不确定性。因此这种方法通常需要在共混前对 的表面进行处理,例如,添加分散剂降低纳米粒子的表面能,以改善纳米粒子的 分散状况;或添加偶联剂,可以使纳米粒子和基体之间有强相互作用,这一相互 可以是共价键结合 以是吸附在粒子上的偶联剂使基体聚合物的链段形成 环状,将纳米粒子捕捉在其中,也可以是聚合物的链段和表面改性剂的交联网络 互相贯穿。 o22原位生成法 o原位生成法是将单体(或聚合物)与金属离子预先混合制成前驱体,金属离子均匀稳 定地分散在单体(或聚合物)中,然后,浸在对应 体或溶液中,使金属离 氧化或还原形成纳米粒子一聚合物复合材料。这种方法中,磁性粒子不是预先制 备的,而是在反应中直接生成的,因而磁性粒子在聚合物中分散较均匀,不容易 生团聚,而且聚合网络物可以有效阻正纳米粒子的生长。但是这种方法制备条 件比较苛刻,容易引入杂质,降低了产物的纯度,因此这种方法的使用研究较 2.3原位聚合法 o原位聚合法就是将纳米颗粒与单体混合均匀,在适当的条件下引发单体聚合,聚 合万式有悬浮聚合、分散聚合和乳液聚合(包括无皂乳液聚合、种子乳液聚合)等
2、导电高分子纳米复合材料的制备方法 2.1 共混法 共混法操作简单．但是纳米粒子易团聚，磁性粒子和导电聚合物在体系中难以分 散均匀，复合物结构具有不确定性。因此这种方法通常需要在共混前对纳米粒子 的表面进行处理，例如，添加分散剂降低纳米粒子的表面能，以改善纳米粒子的 分散状况；或添加偶联剂，可以使纳米粒子和基体之间有强相互作用，这一相互 作用可以是共价键结合，可以是吸附在粒子上的偶联剂使基体聚合物的链段形成 环状，将纳米粒子捕捉在其中，也可以是聚合物的链段和表面改性剂的交联网络 互相贯穿。 2.2 原位生成法 原位生成法是将单体(或聚合物)与金属离子预先混合制成前驱体，金属离子均匀稳 定地分散在单体(或聚合物)中，然后，浸在对应组分的气体或溶液中，使金属离子 氧化或还原形成纳米粒子一聚合物复合材料。这种方法中，磁性粒子不是预先制 备的，而是在反应中直接生成的，因而磁性粒子在聚合物中分散较均匀，不容易 产生团聚，而且聚合网络物可以有效阻止纳米粒子的生长。但是这种方法制备条 件比较苛刻，容易引入杂质，降低了产物的纯度，因此这种方法的使用研究较少。 2.3 原位聚合法 原位聚合法就是将纳米颗粒与单体混合均匀，在适当的条件下引发单体聚合，聚 合方式有悬浮聚合、分散聚合和乳液聚合(包括无皂乳液聚合、种子乳液聚合)等