“配位—聚合—水熱”法制備聚苯胺-鐵氧體納米復(fù)合物及吸波性能.pdf

1、文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)電聚合物/無機(jī)納米復(fù)合物的制備方法通常是先制備無機(jī)納米粒子，再將導(dǎo)電聚合物原位生長在無機(jī)物的表面。形成的目標(biāo)產(chǎn)物多呈現(xiàn)核-殼包覆結(jié)構(gòu)，存在的主要缺陷是由于無機(jī)納米粒子容易團(tuán)聚，必須首先將其超聲分散或通過表面修飾改性后再分散在一定的介質(zhì)中才能進(jìn)行后續(xù)復(fù)合過程。
　　鑒于苯胺單體的氮原子上具有孤對電子，能與許多過渡金屬離子形成配合物，因此作者設(shè)計(jì)了在聚苯胺基質(zhì)上生長無機(jī)納米粒子的新方法。具體步驟如下:首先將苯胺單體與金

2、屬離子(Mn+)反應(yīng)生成配合物，再加入氧化劑過硫酸銨(APS)引發(fā)苯胺聚合，這樣金屬離子(Mn+)便同時(shí)摻雜到聚苯胺分子鏈中，然后加堿調(diào)節(jié)介質(zhì)pH值，通過后續(xù)水熱反應(yīng)使聚苯胺鏈中的金屬源成核、生長、晶化形成預(yù)期的無機(jī)納米粒子，獲得非摻雜態(tài)聚苯胺基納米復(fù)合物，最后將產(chǎn)物經(jīng)適當(dāng)酸摻雜獲得兼具導(dǎo)電性及磁性的新型納米復(fù)合材料，作者將此法命名為“配位-聚合-水熱”法。具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　(1)首先將苯胺單體與金屬離子(Fe3+、C

3、o2+)反應(yīng)生成配合物，再加入氧化劑過硫酸銨(APS)引發(fā)苯胺單體聚合，得到金屬離子摻雜的聚苯胺。采用掃描電鏡(SEM)研究了金屬離子對合成聚苯胺形貌的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，金屬離子的種類、含量、不同金屬離子共存及聚合過程溫度等因素對制備的聚苯胺形貌產(chǎn)生很大的影響。
　　(2)采用“配位-聚合-水熱法”制備了本征態(tài)PAn-FeOOH，PAn-CoFe2O4及PAn-CoLa0.15Fe1.85O4納米復(fù)合物，再以磺基水楊酸摻雜獲得兼具導(dǎo)

4、電性和導(dǎo)磁性復(fù)合物，考察了反應(yīng)物配比及摻雜酸濃度等因素對產(chǎn)物電磁性能的影響。通過掃描電鏡(SEM)、X-射線衍射(XRD)、紅外光譜(FT-IR)及電磁測量等手段對復(fù)合物的形貌、結(jié)構(gòu)及電磁性能進(jìn)行了表征。
　　(3)PAn/FeOOH納米復(fù)合物中當(dāng)FeOOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24.12％時(shí)，復(fù)合物電導(dǎo)率為0.83S/cm，具有最佳的吸波性能:當(dāng)材料厚度為3mm時(shí)具有最大反射損耗-33.75dB，對應(yīng)的頻率為12.88GHz，小于-10d

5、B的帶寬達(dá)6.14GHz;PAn/CoFe2O4納米復(fù)合物中當(dāng)CoFe2O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.86％時(shí)，復(fù)合物的電導(dǎo)率約為0.43S/cm，具有最佳的吸波性能:其厚度為2mm時(shí)，在16.01GHz處最大反射損耗為-16.71dB，小于-10dB的帶寬達(dá)4.68GHz，并且不同厚度的材料表現(xiàn)出不同的吸波性能;PAn/CoLaxFe2-xO4納米復(fù)合物，當(dāng)x=0.15即La取代量為7.5％，而CoLaxFe2-xO4占復(fù)合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.2

6、3％，復(fù)合物電導(dǎo)率為0.833S/cm時(shí)，具有最佳的吸波性能:其厚度為2mm，在15.91GHz處最大反射損耗為-42.65dB，小于-10dB的帶寬達(dá)6.14GHz，吸波性能優(yōu)良，同時(shí)滿足了高性能吸波材料所必須的“輕、薄、強(qiáng)、寬”的使用要求。
　　(4)比較了PAn-FeOOH、PAn-CoFe2O4和PAn-CoLa0.15Fe1.85O4納米復(fù)合物的電磁性能，并對其吸波機(jī)理進(jìn)行了探討。通過各復(fù)合物吸波性能的比較發(fā)現(xiàn)，除了材料