本文關(guān)鍵詞：界面聚合法制備聚吡咯薄膜及其增長機理研究

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【摘要】：導(dǎo)電聚合物聚吡咯具有成本低、環(huán)境友好、容量高和安全性高等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于超級電容器電極材料、電磁屏蔽和金屬防腐等技術(shù)領(lǐng)域。目前關(guān)于聚吡咯聚合方法的研究很多,但是聚吡咯增長機理的研究卻較少。因此探索聚吡咯薄膜的增長機理并尋求恰當(dāng)?shù)木酆蠗l件與方法是很有必要的。本文采用界面聚合法制備聚吡咯薄膜,在0℃條件下,引入相轉(zhuǎn)移催化劑(PTC),通過對聚吡咯各項性能的表征,研究界面聚合聚吡咯薄膜水、油兩相增長機理,解釋水相典型形態(tài)珊瑚狀聚吡咯的增長機理,并針對聚吡咯在油相的增長過程,提出基于缺陷尺寸控制下的成核增長方式。同時,添加二元非離子型表面活性劑,改變濃度和配比調(diào)節(jié)相界面表面活性,研究其對聚吡咯形貌及性能影響。研究表明:吡咯單體在水相中成核并增長成為顆粒狀聚吡咯之后,由于其密度大于水的密度而小于氯仿,在界面處會發(fā)生沉積。繼而顆粒在界面發(fā)生二次增長,出現(xiàn)顆粒之間“橋接”時,會在“橋接”之后繼續(xù)進行二次增長,實現(xiàn)顆粒在界面處的“融合”,形成二維網(wǎng)狀的聚吡咯顆粒堆積,并最終成長為完整的聚吡咯薄膜。近油相一側(cè),當(dāng)不添加PTC時,得到的聚吡咯薄膜比較光滑。隨著PTC引入并不斷增加其濃度,聚吡咯薄膜出現(xiàn)清晰的“凸起”結(jié)構(gòu),進而演變?yōu)榕轄罱Y(jié)構(gòu)。當(dāng)PTC通過兩相界面的“微通道”時,夾帶氧化劑Fe3+吹入油相形成微泡,繼而誘發(fā)吡咯單體以微泡為軟模板,進行聚合;隨著PTC用量增大,囊泡不斷地被吹大,導(dǎo)致破裂,囊泡結(jié)構(gòu)變得不完整,膜表面形成多層結(jié)構(gòu)。二元非離子型表面活性劑復(fù)配,在電化學(xué)性能方面加和增效作用并不突出,但顯著改變了聚吡咯微觀形貌。在親水親油平衡值(HLB)值較低時,聚吡咯顆粒相互纏結(jié)交織在一起,形成孔洞型三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);隨著HLB值的增加,聚吡咯顆粒變得更加均勻和蓬松,直到形成后來的類“水藻”結(jié)構(gòu)。電化學(xué)測試發(fā)現(xiàn),當(dāng)復(fù)配表面活性劑添加量為1.23g/L Span-80和0.77g/L OP-10,體系HLB值為8.0時,可以獲得具有最佳比電容值(112.57F/g)的聚吡咯膜,其微觀形貌規(guī)整,孔徑較小呈孔洞型三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);添加1.12g/L Span-80和1.88g/L Tween-80,HLB值為11.0時,則可以制備顆粒之間相互連接緊密,相互纏結(jié),呈水藻結(jié)構(gòu),比電容值為100.72F/g的聚吡咯膜。
【關(guān)鍵詞】：聚吡咯 界面聚合法 相轉(zhuǎn)移催化劑 增長機理 比電容
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ316.33;TB383.2
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-20
• 1.1 導(dǎo)電聚合物概況8-10
• 1.1.1 導(dǎo)電聚合物定義與分類8
• 1.1.2 導(dǎo)電聚合物應(yīng)用現(xiàn)狀與研究方向8-10
• 1.2 導(dǎo)電聚吡咯概述10-13
• 1.2.1 聚吡咯結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電機理10-11
• 1.2.2 聚吡咯合成方法11-13
• 1.3 界面聚合13-15
• 1.3.1 界面聚合原理13-14
• 1.3.2 界面聚合影響因素14-15
• 1.4 表面活性劑15-17
• 1.4.1 表面活性劑的選擇15-16
• 1.4.2 表面活性劑的復(fù)配16-17
• 1.5 聚吡咯增長機理17-18
• 1.5.1 聚吡咯增長機理研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5.2 表面活性劑輔助下聚吡咯增長機理研究18
• 1.6 課題研究意義及內(nèi)容18-20
• 1.6.1 課題研究意義18-19
• 1.6.2 課題研究內(nèi)容19-20
• 2 聚吡咯薄膜增長機理的研究20-37
• 2.1 實驗藥品與儀器20-21
• 2.2 實驗部分21-23
• 2.2.1 吡咯預(yù)處理21
• 2.2.2 溶液配置21-22
• 2.2.3 實驗反應(yīng)裝置22
• 2.2.4 電極的制備過程22-23
• 2.3 表征方法和性能測試23-24
• 2.3.1 光譜分析23
• 2.3.2 表面形貌觀察23
• 2.3.3 熱重分析23
• 2.3.4 電化學(xué)性能測試23-24
• 2.4 實驗結(jié)果與分析24-36
• 2.4.1 紅外光譜分析24-25
• 2.4.2 紫外光譜分析25-27
• 2.4.3 微觀形貌分析27-33
• 2.4.4 熱穩(wěn)定分析33-34
• 2.4.5 電化學(xué)分析34-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 3 二元非離子表面活性劑復(fù)配體系對界面聚合聚吡咯的影響37-51
• 3.1 實驗藥品與儀器37
• 3.2 實驗部分37-40
• 3.2.1 實驗配方38-40
• 3.2.2 實驗操作40
• 3.3 實驗結(jié)果與分析40-49
• 3.3.1 紅外光譜圖分析40-41
• 3.3.2 微觀形貌分析41-45
• 3.3.3 比電容分析45-49
• 3.3.4 阻抗分析49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 4 結(jié)論51-53
• 致謝53-54
• 參考文獻54-58
• 附錄58

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本文編號：797859