聚合物-石墨烯-稀土導(dǎo)電功能材料的制備及性能研究.pdf

1、導(dǎo)電聚合物-無機(jī)納米復(fù)合材料具有原料易得、成本低、導(dǎo)電性優(yōu)良和制備工藝簡單等優(yōu)點(diǎn),在電學(xué)、力學(xué)、力學(xué)和磁學(xué)等領(lǐng)域引起高度重視。導(dǎo)電聚合物是指通過摻雜等手段,使得電導(dǎo)率在半導(dǎo)體和導(dǎo)體范圍內(nèi)的聚合物。所謂本征導(dǎo)電聚合物是指這些聚合物單體在沒有經(jīng)過摻雜處理的情況下電導(dǎo)率很低,屬于絕緣體,而經(jīng)過摻雜等手段后電導(dǎo)率顯著提高的一類導(dǎo)電聚合物,這一類聚合物主鏈上含有交替的單鍵和雙鍵,形成了大的共軛π體系,而π電子的流動(dòng)可以產(chǎn)生導(dǎo)電的可能性。石墨烯自2

2、004年發(fā)現(xiàn)以來,因其獨(dú)特電學(xué)、力學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、儲(chǔ)能等受到極大關(guān)注。因此,本課題主要以優(yōu)化聚合物/石墨烯復(fù)合材料為支點(diǎn),合成聚吡咯/石墨烯/稀土導(dǎo)電材料,通過實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)和優(yōu)化進(jìn)一步篩選、快速、環(huán)保合成多相復(fù)合導(dǎo)電材料,挖掘這一類材料的應(yīng)用潛力。
　　本實(shí)驗(yàn)共分為三個(gè)部分:
　　1.聚吡咯具有良好的空氣穩(wěn)定性,石墨烯具有高導(dǎo)電等優(yōu)異性能,如果可以將二者相復(fù)合,制備出納米復(fù)合材料,并摻雜稀土以提高其導(dǎo)電性,則可以得到兼具導(dǎo)

3、電和穩(wěn)定性能良好的新型復(fù)合材料。本文首次合成并報(bào)道了這一新型復(fù)合材料。本實(shí)驗(yàn)中,以膨脹石墨為原料,經(jīng)過超聲剝離制備得到納米石墨薄片,然后以對甲苯磺酸為表面活性劑,聚乙二醇-400為分散劑,通過原位聚合法制備了聚吡咯/納米石墨薄片/稀土導(dǎo)電復(fù)合材料。利用紅外光譜、掃描電鏡、透射電鏡、熱重分析及四探針儀對復(fù)合材料的組成、結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行了表征。結(jié)果顯示聚吡咯成功的包覆在納米石墨薄片的表面,聚吡咯的電導(dǎo)率及熱穩(wěn)定性得到明顯改善。
　　2.

4、以石墨粉為原料,通過Hummer法制備石墨烯,然后以對甲苯磺酸為表面活性劑,聚乙二醇-400為分散劑,通過原位聚合法制備聚吡咯/石墨烯/稀土導(dǎo)電復(fù)合材料。利用SEM和TEM對材料的組成和表面形貌進(jìn)行了表征,結(jié)果顯示聚吡咯成功的包覆在石墨烯的表面,通過熱重分析及四探針儀對復(fù)合材料熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性能進(jìn)行了表征,結(jié)果顯示聚吡咯的電導(dǎo)率及熱穩(wěn)定性得到明顯改善,并通過電化學(xué)工作站三電極體系,對該復(fù)合材料的電化學(xué)性能進(jìn)行了表征。
　　3.以石