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新型聚苯胺微/纳米结构的合成及性能研究

作　者: 陈靖禹
导　师: Alan G. MacDiarmid；张万金
学　校: 吉林大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚苯胺 纳米碗 纳米纤维 模板法 自组装 非对称修饰
分类号: TB383.1
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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引　用: 5次
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内容摘要


本论文主要是采用模板法及自组装法制备了一系列多种形貌的导电聚合物微/纳米结构,包括有序排列的半球壳结构,有序纳米纤维核,带有核壳的微球等。以聚苯乙烯微球为模板,通过对有序排列聚苯乙烯微球表面的不对称修饰,制备了有序的聚苯胺、聚吡咯的纳米半球壳结构,也可称为纳米碗。使用扫描电镜、透射电镜对产品的形貌进行了表征,并研究了单体浓度、反应时间、掺杂与脱掺杂等对产品形貌的影响。同时,将这一使用聚苯乙烯微球为模板制备有序纳米碗结构的方法扩展到金属方面,通过无电镀方法,制备了有序排列的银纳米碗,并对反应条件对产品形貌的影响进行了研究。通过进一步的研究发现,这种有序排列的银纳米碗具有SERS活性,可用做表面拉曼增强基底,并对其SERS活性进行了研究。通过自组装的方法,在水溶液中制备了有序聚苯胺纳米纤维,纳米纤维组装成团状结构,纤维呈放射状从核心指向外部,对反应条件对其形貌的影响进行了研究,并对其形成机理进行了初步讨论。同时,通过自组装方法制备了在金基片表面直立生长的聚苯胺短纳米棒状结构,基于其在亲水表面及疏水表面不同的生长情况,在金基片表面制备了聚苯胺短棒组成的微米图案。基于异种电荷间的相互吸引力,通过LBL的方法在聚苯乙烯微球表面交替沉积聚苯胺、聚电解质及金纳米粒子,制备了具有核壳结构的粒子,其中,核为聚苯乙烯微球,壳为聚苯胺-金纳米粒子复合层。和普通聚苯胺相比,这种聚苯胺-金纳米粒子复合物在中性水溶液中,仍可以保持电化学活性,适于生物化学方面的应用。

全文目录


提要  5-10
第一章 绪论  10-55
  引言  10-14
  1.1 导电聚合物聚苯胺  14-29
    1.1.1 聚苯胺的命名  14-16
    1.1.2 聚苯胺的合成方法  16-19
    1.1.3 聚苯胺的氧化聚合机理  19-21
    1.1.4 聚苯胺的氧化态与掺杂  21-23
    1.1.5 聚苯胺的导电机理  23-24
    1.1.6 聚苯胺的基本特性  24-25
    1.1.7 聚苯胺的应用  25-29
  1.2 微/纳米尺寸的导电聚合物及导电聚合物纳米复合材料  29-47
    1.2.1 导电聚合物微/纳米结构的合成方法  29-38
    1.2.2 导电聚合物微/纳米结构的分子结构  38
    1.2.3 导电聚合物纳米复合材料  38-42
    1.2.4 导电聚合物微/纳米结构及复合材料的性能及应用  42-47
  参考文献  47-55
第二章 导电聚合物对微球的不对称修饰及有序排列的导电聚合物纳米碗的制备  55-72
  背景简介  55-57
  2.1 实验部分  57-61
    2.1.1 实验原料  57-58
    2.1.2 仪器和测试  58
    2.1.3 实验  58-61
      基片处理  58
      聚苯乙烯亚微米小球的制备  58-59
      聚苯胺以及聚吡咯纳米碗的制备  59-61
  2.3 有序排列的导电聚合物纳米碗  61-66
    2.3.1 聚苯乙烯微球及在液面的排列  61-62
    2.3.2 导电聚合物纳米碗形貌表征  62-65
    2.3.3 红外表征  65-66
  2.4 反应条件对产物形貌的影响  66-68
    2.4.1 单体浓度对产品形貌的影响  66-67
    2.4.2 脱掺杂作用对聚苯胺纳米碗形貌的影响  67-68
  2.5 对聚苯胺纳米碗排列的改进  68-70
  2.6 本章小结  70
  参考文献  70-72
第三章 单层有序排列银纳米碗的制备及其 SERS 性能研究  72-88
  3.1 背景简介  72-75
  3.2 实验部分  75-78
    3.2.1 试剂及表征仪器  75-76
    3.2.2 基片处理  76
    3.2.3 实验过程  76-78
  3.3 结果与讨论  78-84
    3.3.1 银纳米碗形貌表征  78-79
    3.3.2 在聚苯乙烯微球下表面种子的形成  79-81
    3.3.3 银壳层在聚苯乙烯微球上的生长  81-82
    3.3.4 表面活性剂对所得产品的影响  82-84
  3.4 所得有序银纳米碗膜的 SERS 活性研究  84-85
  3.5 本章小结  85-86
  参考文献  86-88
第四章 通过自组装方法制备有序聚苯胺纳米纤维  88-101
  背景介绍  88-89
  4.1 有序聚苯胺纳米纤维  89-91
    4.1.1 实验部分  89-91
  4.2 结果与讨论  91-96
    4.2.1 所得产品的形态学研究  91-92
    4.2.2 产品的红外表征  92-93
    4.2.3 水杨酸量对所得产品形貌的影响  93-94
    4.2.4 苯胺浓度对所得产品形貌的影响  94-96
    4.2.5 机理讨论  96
  4.3 在基片表面直立生长的聚苯胺纳米纤维  96-99
    4.3.1 实验部分  96-98
      4.3.1.1 实验材料  96
      4.3.1.2 基底处理  96-97
      4.3.1.3 聚苯胺纤维在基片上的生长  97-98
    4.3.2 表面形貌研究  98-99
  4.4 本章小结  99-100
  参考文献  100-101
第五章 聚苯胺－金纳米粒子包覆的聚苯乙烯核壳微球的制备  101-111
  背景介绍  101-103
  5.1 实验部分  103-106
    5.1.1 实验试剂  103-104
    5.1.2 实验过程  104
    5.1.3 在聚苯乙烯微球上的 LBL 自组装  104-106
  5.2 产品表征与结果讨论  106-109
    5.2.1 电子显微镜表征  106-107
    5.2.2 红外表征  107-109
  5.3 结论  109-110
  参考文献  110-111
第六章 结论  111-113
致谢  113-114
作者简历  114-115
学术成果  115-117
中文摘要  117-120
ABSTRACT  120-122

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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