本文關(guān)鍵詞：碘摻雜碳納米管—共軛高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)電機(jī)理探究　出處：《華東師范大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：自20世紀(jì)70年代導(dǎo)電高分子出現(xiàn)以來,經(jīng)過40多年的發(fā)展,目前已經(jīng)逐步進(jìn)入到應(yīng)用化的階段,實現(xiàn)高分子材料導(dǎo)電性的突破一直是研究的熱點。碳納米管(CNTs)優(yōu)異的一維納米結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性能,使其成為不可多得的高分子導(dǎo)電填料。然而這種高分子復(fù)合材料導(dǎo)電性雖然在原有基礎(chǔ)上有所提高,但仍然遠(yuǎn)低于碳納米管的導(dǎo)電性能。為了能夠進(jìn)一步改善CNT-高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電性,本文做了一下工作：1、本文采用原位聚合的方式制備聚吡咯(PPy)包裹CNTs的復(fù)合材料,利用機(jī)械共混法對上述復(fù)合材料進(jìn)行碘摻雜。實驗結(jié)果表明,碘摻雜純的PPy和純的CNTs后,材料的導(dǎo)電性并沒有改善；而用碘摻雜碳納米管-聚吡咯(CNT-PPy)復(fù)合材料時,復(fù)合材料的導(dǎo)電性在原有基礎(chǔ)上可提高約3.4倍。通過SEM, Raman和XPS的分析可知,在CNTs與PPy之間存在π-π相互作用,碘摻雜后,在CNT-PPy和碘之間形成P-π共軛,這種增強(qiáng)的共軛作用有利于N陽離子自由基的產(chǎn)生,從而載流子濃度增加,導(dǎo)電性提高。2、在第一項工作的基礎(chǔ)上,我們分別研究了碳納米管-聚苯胺(CNT-PANI),碳納米管-聚噻吩(CNT-PTh)和碳納米管-聚苯乙炔(CNT-PPA)這三種復(fù)合材料在摻碘后的導(dǎo)電性變化趨勢,并與CNT-PPy進(jìn)行對比。結(jié)果表明,CNT-PPA摻碘后導(dǎo)電性并未提高,而其他三種復(fù)合材料摻碘后導(dǎo)電性有不同程度的提高。CNT-PANI摻碘后可在原來基礎(chǔ)上提高2個數(shù)量級；CNT-PPy可提高3.4倍；CNT-PTh可提高4個數(shù)量級。當(dāng)CNTs的含量處于閾值中時,碘摻雜的效果最顯著。對這幾種復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及化學(xué)作用進(jìn)行分析可知,碘與CNTs,高分子中的雜原子發(fā)生相互作用,從而改善復(fù)合材料的導(dǎo)電性。高分子基體中所含雜原子不同,摻碘后發(fā)生的相互作用也會有差異。當(dāng)雜原子是N時,摻碘后形成P-π共軛,共軛作用增強(qiáng),有利于N陽離子自由基的產(chǎn)生,導(dǎo)電率上升。當(dāng)雜原子是S時,CNTs與PTh之間存在π-π共軛作用,摻碘后,碘與PTh之間還能形成電子轉(zhuǎn)移復(fù)合物,載流子濃度上升,導(dǎo)電性提高。本文還引入復(fù)合導(dǎo)電單元的概念,認(rèn)為CNTs與臨近的高分子存在強(qiáng)相互作用,構(gòu)成獨立的導(dǎo)電單元。摻碘后,由于共軛作用增強(qiáng),導(dǎo)電單元會增大。當(dāng)CNTs的含量處于閡值中時,碘摻雜促進(jìn)了導(dǎo)電單元相互連接,逐步形成連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),因此在這一階段碘摻雜提高導(dǎo)電性的效果最顯著。本文對這一系列碘摻雜高分子復(fù)合材料的研究,不僅填補(bǔ)了目前這方面研究的空白,也為高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電性的進(jìn)一步優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33

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10 陳W，

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