反蛋白石結構聚苯胺的制備及性能研究.pdf

1、在新型功能高分子材料領域中，聚苯胺（PANI）因為合成工藝簡單，環境穩定性強、摻雜導電率高、優異的電化學可逆性等特性而受到廣泛關注，同時因其獨特的摻雜-脫摻雜過程，贗電容儲能特性良好，在電極材料等領域極具應用價值。在多孔材料領域中，反蛋白石（Inverse opal）結構材料具有縫隙率高、高比表面積、孔徑大小集中及結構三維長程有序等特性，其在膜材料、光子晶體、新型催化劑、吸附材料及電極材料等領域已經展示出十分廣闊的應用前景，也越來越多的

2、研究者們開始注重如何制備出兼具導電高分子和納米材料的微觀三維有序結構聚苯胺及復合材料。本論文圍繞制備具有特殊結構的導電聚合物及其復合材料來展開，以SiO2微球和SiO2微球模板為基礎，采用溶液法制備了核殼結構SiO2-PANI、蛋白石結構SiO2-PANI及其去球后的多孔PANI和反蛋白石結構PANI，對所得產品進行了結構的分析和性能研究。主要研究內容及結果如下：
　?、傺芯坎捎媒涍^改進的St(o)ber法成功地制備出尺寸均一、單

3、分散性好的SiO2微球，探索了制備360nmSiO2微球的工藝條件，對微球進行改性及后續模板的組裝得到蛋白石模板?；诙趸栉⑶蚝蚐iO2微球模板，本文分別采用溶液法制備核殼（core-shell）結構SiO2-PANI和蛋白石（opal）結構SiO2-PANI的復合材料，對制備條件進行了探討，并對復合材料進行了HF酸去球處理，得到多孔結構聚苯胺（porous PANI和反蛋白石結構聚苯胺（inverse opal PANI，IO-P

4、ANI），采用紅外光譜（FT-IR）、X-射線衍射（XRD）、四探針電導率儀、掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、CV曲線和充放電等測試方法對SiO2-PANI（core-shell）、SiO2-PANI（opal）及其去球后的porous PANI和IO-PANI進行了結構、形貌以及電化學性能的表征。
　?、谘芯堪l現采用離心沉積組裝模板效果最好，實驗均在1mol L-1 HCl，摩爾比nAPS：nAn=1：1條件下進行，對于

5、核殼結構SiO2-PANI隨著mPANI：mSiO2的增大，核殼結構SiO2-PANI電導率從1.7S cm-1逐步增大11.3S cm-1，除去SiO2微球后發現porous PANI電導率變化并不是很明顯；對于蛋白石結構的PANI/SiO2復合材料，在苯胺濃度為0.4mol/L時，蛋白石結構的PANI/SiO2到達最高27.4S cm-1，除去SiO2微球以后導電率大幅度下降?？梢缘玫匠醪浇Y論，聚苯胺微觀結構的有序性直接影響著材料的

6、導電性能，去除SiO2微球后無序的的孔結構以及結構的塌陷都會降低材料整體的導電性。
　?、墼诰郾桨冯娀瘜W測試中同一掃描速率下SiO2/PANI（opal）和IO-PANI材料展現出更為優異的電化學活性和更大的電容性能；從0.2A g-1到5A g-1，相比于核殼SiO2-PANI（core-shell）、SiO2-PANI（opal）、porous PANI及PANI等復合材料，IO-PANI比電容達到375F g-1（0.2A