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纳米
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苯胺
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碳纳米管导电聚苯胺复合物,纳米,导电,苯胺,复合物
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开题报告 题目：碳纳米管 /导电聚苯胺复合物 的合成及电容性能研究 1 开题报告填写要求 文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成。 从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师审阅。 500 字以上，参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册，其中外 文文献至少 3 篇），文中引用参考文献处应标出文献序号，“参考文献”应按附件中参考文献“注释格式”的要求书写。 、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例：“ 2008 年 11 月 26 日”。 面格式：题目：宋体，加粗，二号；系别等内容格式：宋体，四号，居中。 2 1、 毕业设计（论文）综述 目背景、研究意义及国内外相关研究情况 碳纳米管（ 在 1991年由日本 无意中发现的。自其发现以来，作为一种新型的功能材料， 碳纳米管迅速成为科学研究的热门领域。碳纳米管具有优异的力学性能、优良的化学稳定性和热稳定性、良好的电性能及微波吸收等特性，并具有独特的一维纳米结构所特有的纳米效应，因而在在纳米电子器件、传感器超强、催化剂载体、复合材料等诸多新领域取得了较大突破，引起全球化学、物理、材料、电子等学者界的极大兴趣。但是由于碳纳米管的溶解度很低，而且在常见有机溶剂中难于分散，大大限制了其应用 2。近 10年来 ,研究者利用表面活性剂的包裹作用或 共轭体系之间的 相互作用 3，成功的将 其次，经过化学反应修饰和各种官能化 4，获得 且增加其与基体的界面结合力，为 导电聚苯胺 (有电导率高、环境稳定性好、原料价廉易得、制备方法简单等优点，成为导电高分子领域最受关注的品种之一 5。 自从聚苯胺的导电性被 983年 6再次开发以来 ， 各国研究者在聚苯胺的合成方法、掺杂导电机理、分子链结构及光电性能等方面建立了比较完善的知识体系 ， 为其潜在的应用提供了理论基础。 由于聚苯胺分子链间存在着强氢键相互作用，宏观表现为不溶不熔。 1992年，曹镛等 7提出了对离子诱导掺杂聚苯胺的方法，有效解决了导电态聚苯胺在普通溶剂中的溶解或分散难题。 目前 ， 导电聚苯胺已经在二次电池 8 、金属防腐 9、抗静电 11 、电磁屏蔽 12 及电致发 13 等高新技术领域得到了初步应用。通常 ， 典型的可溶性掺杂态聚苯胺有十二烷基苯磺酸 / 聚苯胺 / 二甲苯体系和樟脑磺酸 / 聚苯胺 / 间甲酚体系 ， 所制备的导电聚苯胺膜的电导率可达 100S/ 是无论是对于有机溶剂体系 ， 还是新近 开发的环保型水基分散体系 ， 由于大量的绝缘性掺杂剂的存在 ， 常使整个体系的电导率很难得到进一步提高 ， 且力学性能和热稳定性能均较低。所以如何进一步提升聚苯胺的电导率 ， 提高体系的力学性能和耐热稳定性成为导电聚苯胺通向实用化道路上亟待解决的问题。 2、 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 课题研究的主要内容： 本课题确定以“碳纳米管 /导电聚苯胺复合物的合成及电容性能研究”为主题 ， 通过原位聚合法制备 合材料，结合先进的仪器表征手段 ， 对制备的碳纳米管性能进行测试。 利用原位聚合 法制备 合材料 ： 化学氧化法制备聚苯胺通常是在酸性介质中，采用水溶性引发剂引发单体发生氧化聚合。所用的引发剂主要有 (46其中 (于不含金属离子，氧化能力强，后处理方便，是目前最常用的氧 3 化剂。 聚苯胺在酸性介质中合成的同时可能被掺杂。盐酸 17掺杂虽然可使聚苯胺获得较高的导电率，但由于 挥发，容易发生去掺杂；而用 18非挥发性的质子酸掺杂时，在真空干燥下它们会残留在聚苯胺的表面，影响产品的质量。 从应用的角度考虑，有机质子酸掺杂的聚苯胺具有更广阔的应用前景， 樟脑 磺酸 19等作为酸性介质的同时又可作为掺杂剂，可获得功能质子酸掺杂的聚合物。这是提高掺杂态聚苯胺稳定性和溶解性的重要手段之一。采用化学氧化法可定量获得具有一定氧化度、高导电态的聚合物，减少异构副反应的发生。所得到的聚合物溶液可通过流涎法来制备大面积自撑膜，适用于制备大构件元件和进行结构剪裁，并可通过选用合适的氧化还原剂来调节聚合物的氧化态。常用的化学聚合方法主要有溶液聚合、乳液聚合、微乳液聚合、模板聚合和酶催化法等。一般来讲，结晶度越高，结 构越有序的聚合物其电导率也越大，使用有机磺酸掺杂后的聚苯胺，由于磺酸基的体积比较大，故由于位阻效应会降低聚合物分子间的作用力，使聚合物排列相对规整许多，从而达到提高电导率的效果。 所谓原位聚合法就是指使用一定量的酸与苯胺单体，即上述的掺杂过程的第一步，然后使含有羧基的碳纳米管 分散到里面，最后加入氧化剂引发聚合。 实验方案 a. 利用原位聚合法制备 合材料 (1) 先取 20量为 度为 胺单体溶液放入 250时加入 1盐酸于烧杯中，将烧杯放入超声机超声，超声至浅黄色颜色褪去，然后将羧基碳纳米管放入，超声半小时，然后放入冰浴条件下继续搅拌 ； (2) 制备过硫酸铵溶液，苯胺和过硫酸铵物质的量之比 1:1，取 30慢滴加到刚才的混合溶液中， 30完，一直在冰浴条件下进行， 5h6次用无水乙醇和去离子水清洗 ； (3) 将得到的固体在 60 真空条件下烘干 ； b. 利用樟脑磺酸进行二次掺杂 c. 产物结构 与电学性能 的 测定： (1) 利用 测量各组压片的电阻率并进行记录 ； (2) 采用恒流充放电曲线对样品的电容性能进行表征 ； (3) 利用热重分析仪 (析产物的热稳定性； (4) 利用扫描电子显微镜 (得样品 微观表面形态； (5) 利用紫外 试样品的共轭情况； (6) 利用红外光谱 (碳纳米管 与 碳纳米管 /聚苯胺复合材料 的形态 结构 。 3、 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作 点 4 a. 产物结构测试：产物经真空干燥后其结构的表征，利用扫描电子显微镜 (得样品微观表面形态； 利用紫外 试样品的共轭情况； 利用红外光谱 (碳纳米管 与 碳纳米管 /聚苯胺复合材料 的形态 结构 。 b. 产物电学性能测试： 利用 探针测试仪于室温下测量各组压片的电阻率并进行记录 ； 采用恒流充放电曲线对样品的电容性能进行表征 。 点 a. 利用原位聚合法制备 别是溶液酸性对其的影响。 b. 合材料电学性能的影响因素。 开展的工作： a. 阅读了关于本课题的相关文献 b. 完成了本课题的实验方案设计 c. 为实验做了部分前期准备 d. 制定了本课题的进度计划 4、 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写） 第 1周 前期准备，查阅相关资料以及完成开题报告； 第 3 周 开题答辩； 第 4 周 修改实验方案，实验器材和实验材料的准备； 第 5周 利用原位聚合法 制备 合材料 ， 利用溶液聚合法制备聚苯胺 ； 第 7 周 完成中期报告； 第 8 周 中期答辩 ； 第 9 对 合材料 以及聚苯胺的电学性能和结构 进行测定； 第 14 周 完成并修改毕业论文； 第 15 周 进一步完善毕业论文，准备进行毕业答辩 。 5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 6 参考文献 1 of 991,354(6348):562 宋小杰 , 徐静 , 魏文先 . 碳纳米管的化学修饰研究进展 J. 合成化学 ,2006,14(2):1073 ,et . 2006, 22:744 , G, J,et 998,280:1 253- 1 256. 5 王献红 . 现代高分子物理学 M . 北京 : 科学出版社 , 2001:298. 6 G,et of to 1984,25:248. 7 , of of 992,48(1):91. 8 王洪宇 ,彭波 ,韦玮 J 2008, 20(11):1751. 9 ,of 008,19(7):882. 10 夏正斌 ,涂伟萍 J2003,(4):5. 11 童基均 ,陈裕泉 导电聚合物及其在传感器中的应用 2003,9:33512 靳武刚 J2003,16 (1):2413 封伟 ,易文辉 ,徐友龙 ,等 碳纳米管复合体的制备及其光响应 J2003,52(5):1272. 14 C, G, in 987,18(3):285 15 颜流水 ,魏洽 ,
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