【摘要】：導(dǎo)電聚合物擁有良好的光電性能和可加工性,廣泛應(yīng)用于傳感器、光電等領(lǐng)域。其中聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)良好的導(dǎo)電性、穩(wěn)定光熱性能使其應(yīng)用范圍更加廣泛。本課題的目的是制備ZnO@PEDOT復(fù)合納米線,探究不同條件對生成產(chǎn)物的影響。本文的研究分為兩部分,一是制備ZnO納米線,并對其進行表面處理制備大分子引發(fā)劑,接枝聚苯乙烯磺酸鈉(PSStNa)。二是將接枝后產(chǎn)物和3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)摻雜,制備ZnO@PEDOT復(fù)合納米線。對于ZnO納米線的制備,本文中采用在常溫下,以(NH4)2S2O8(APS)、 NaOH和Zn粉為原料,制備出長度范圍在100～150 nm之間,直徑為10～30nm的納米線。應(yīng)用兩種方法在ZnO納米線表面接枝聚合PSS：(1)使用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)處理ZnO納米線,APS引發(fā)的傳統(tǒng)自由基聚合反應(yīng),通過鏈轉(zhuǎn)移作用接枝PSStNa; (2)使用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH540)處理,利用表面引發(fā)的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(SI-ATRP)的方法接枝SStNa。通過X光電子能譜(XPS)、透射電子顯微鏡(TEM)以及在去離子水中分散穩(wěn)定性的測試表明,(2)方法比方法(1)更有利于制備ZnO-PSS,確定了當(dāng)ZnO:SStNa=15:19,在CH3OH:H2O=1:3的溶液中反應(yīng)1.5 h,為最佳反應(yīng)條件。PEDOT具有難溶的特點,使用在水中分散性較好的聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)作為摻雜劑,改善其在水中的分散性。本文應(yīng)用ZnO-PSS摻雜EDOT,使用上述(2)合成的ZnO-PSS,分別考察了以APS、FeCl3、K2S2O8、 Fe(OST)3·6H2O、Fe(OST)3·6H2O和APS混合物作為氧化劑與EDOT進行聚合。為此,對實驗過程中反應(yīng)介質(zhì)的酸堿性進行了跟蹤,觀察到隨著EDOT聚合反應(yīng)的進行,介質(zhì)的酸性增強,導(dǎo)致ZnO溶解。針對這一問題,提出了兩種解決方案：(1)以Tris的緩沖溶液(pH=8.5)作為反應(yīng)介質(zhì),在弱堿性條件下以APS為氧化劑,進行EDOT的聚合；(2)在ZnO納米線表面用硅烷偶聯(lián)劑二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺(KH170)合成一層耐酸的保護層,在其表面接枝PSS,然后進行EDOT的聚合。實驗結(jié)果顯示,在Tris的緩沖溶液中,ZnO-PSS與EDOT聚合后能保持形貌不被破壞,但使EDOT在弱堿性溶液中的聚合速率降低,ZnO納米線表面PEDOT的沉積量小。故采用在ZnO納米線表面先沉積一層硅烷保護層,然后再接枝PSS的方案。在EDOT聚合過程中,ZnO納米線的形貌沒有發(fā)生改變,通過SEM結(jié)果證實在ZnO納米線表面沉積了PEDOT層,成功的合成了ZnO@PEDOT納米線,所制備的ZnO@PEDOT納米線電導(dǎo)率在10-2～10-3S·cm-1之間。
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【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB33;TB383.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 齊英群,王鐵軍,胡秀杰,陳萍;真空條件下自組裝PEDOT/PSS-ZnO納米線[J];科學(xué)通報;2005年14期

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本文編號：2374454