一維有機-無機納米雜化材料的制備及應(yīng)用.pdf

1、近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的不斷進步，社會對材料的需求越來越高。為了能夠滿足現(xiàn)代社會生產(chǎn)和生活的需要，科研工作者做了大量的研究工作，努力設(shè)計出符合現(xiàn)代社會需求的新型材料。傳統(tǒng)的塊體材料因其結(jié)構(gòu)和性能的局限性，無法滿足現(xiàn)代社會的需求。人們開始將目光轉(zhuǎn)向具有優(yōu)良性能的納米材料。但是，單相納米材料自身仍然存在缺陷無法實現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用。納米雜化材料引起了科研工作人員的巨大興趣。納米雜化材料結(jié)合了多組分的性質(zhì)克服了單相材料在應(yīng)用中的局限性。由于

2、一維材料的各向異性，各國的研究人員開始致力于一維納米雜化材料的研究。本工作為一維有機/無機納米雜化材料的可控制備和應(yīng)用開辟了新的機會。
　　 本文的主要工作包括一下三個方面:
　　 (1)“針狀”聚苯胺/碳纖維(PANI/CFs)有序結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑及其電化學(xué)性能的研究
　　 采用CFs為基質(zhì)，利用化學(xué)氧化法原位合成具有“針狀”有序結(jié)構(gòu)的PANI/CFs納米雜化材料。通過對苯胺單體(ANI)的初始濃度和反應(yīng)時間的調(diào)控可

3、以實現(xiàn)對PANI/CFs形貌的調(diào)控?！搬槧睢盤ANI擴大了電極與電解液的接觸面積，而且縮短了電子的轉(zhuǎn)移路徑。CFs具有很好的導(dǎo)電性能，能夠促進PANI/CFs之間的電子傳輸，減小電極材料的內(nèi)阻。PANI/CFs之間良好的結(jié)合大大減小了PANI在充放電過程的膨脹與收縮，能夠很好地穩(wěn)定PANI/CFs的結(jié)構(gòu)，使其獲得良好的循環(huán)穩(wěn)定性。實驗結(jié)果表明PANI/CFs具有較高的電容值(427F/g)和長的循環(huán)壽命（3000次循環(huán)后電容值仍有90％

4、）。
　　 (2)St(o)ber法可控合成銀納米線/酚醛樹脂（Ag/RF）共軸納米纜及微孔碳納米管(CTs)的制備
　　 采用銀納米線(AgNWs)為犧牲模板，酚醛樹脂為碳前驅(qū)體，利用St(o)ber法成功合成Ag/RF共軸納米纜。Ag/RF經(jīng)過碳化、刻蝕后即可以得到具有微孔結(jié)構(gòu)的碳納米管。實驗結(jié)果表明改變酚醛樹脂和AgNWs的摩爾比和聚合時間的可以實現(xiàn)對Ag/RF的壁厚的調(diào)控，進而對碳管的壁厚進行控制。所得微孔碳納米

5、管具有單分散的微孔結(jié)構(gòu)。本工作為制備不同形態(tài)的微孔碳納米結(jié)構(gòu)開辟了一個簡易、通用的途徑，為碳納米管在燃料電池、催化和吸附材料領(lǐng)域的應(yīng)用提供可能。
　　 (3)超臨界二氧化碳(SCCO2)輔助制備聚丙烯酸/碳納米管(PAA/CNTs)雜化材料及其分散性和負載銀納米粒子(AgNPs)
　　 利用SCCO2技術(shù)，實現(xiàn)了非結(jié)晶性聚合物PAA對CNTs的修飾。在這項工作中，SCCO2作為一種抗溶劑使PAA在SCCO2溫度下呈現(xiàn)完全