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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
聚苯胺作为一种重要的导电高分子，由于其单体相对便宜、合成工艺简单且条件不苛刻、化学稳定性好、电导率等物理性质能可控变化等性质，在电磁屏蔽、太阳能电池、超级电容器、电致变色及发光器件、场效应器件、化学传感器、智能器件、防腐蚀等方面有着广阔的前景。材料介观尺度的控制能力和手段丰富程度，可以作为对某种材料认知程度的衡量标准。材料本身性质与其介观形貌有着“千丝万缕”的联系，这使得研究者追求更有效的策略和手段去控制材料介观尺度行为，来获得材料更新颖、更优异的性能。2000年之后，聚苯胺介观结构控制合成成为其领域内的另一重要研究方向，新的制备方法不断出现，合成了一些新颖的聚苯胺介观结构，但在此领域仍存在一些挑战和待解决的题目。有机高分子与无机物纳米尺度上的杂化可以将两种材料的优点结合，使杂化后的材料表现出一些更为优良的光学、电学和力学性能。无机物/聚苯胺复合材料一方面能够借助无机物的加入提高聚苯胺原有性能，另一方面则可以产生协同效应拓展聚苯胺的应用范围。本文主要对聚苯胺介观结构控制制备进行了较为深入的研究，并提出了一种合成卤化银/聚苯胺、银/卤化银纳米复合材料的新方法，主要结果如下： (1) 证明了苯胺浓度和质子酸浓度为无模板法制备聚苯胺介观结构的两个关键因素；仅通过大范围改变苯胺浓度(0.02M，0.05M，0.1M)和盐酸浓度(0-1.0 M)，便可以制备文献报道的大多数聚苯胺介观结构。同时根据最终产物介观结构和聚合反应初期变化的不同，将设计的反应条件区间划分为许多区域，特定的聚苯胺介观结构作为主导形貌出现在某一苯胺与盐酸浓度下的合成区域。这将为聚苯胺介观结构的控制合成提供一种新的观点，为其他合成方法如外加物质诱导法等提供参考依据。本文(2)、(3)部分就是依据这一观点，在无模板法的基础上加入不同类型的表面活性剂，控制合成不同聚苯胺介观结构。 (2) 基于对无模板法的认识，在常见的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸(DBSA)存在下制备了聚苯胺一维微/纳米结构。得到了结构产率接近100%、反应产率相对于苯胺可达110%、直径为350-650 nm、长度几百微米的聚苯胺亚微米管。调控苯胺与DBSA浓度比例和盐酸浓度制备了120-160 nm的聚苯胺纳米纤维，结构产率可达90%。利用室温反应研究了盐酸浓度、质子酸种类及浓度、苯胺与DBSA比例对聚苯胺结构的影响。发现与无模板法的关键影响因素不同，DBSA与苯胺形成的“软模板”结构对聚苯胺的介观结构起到了关键作用；研究发现，上述因素中氢离子浓度和胺与DBSA比例为初始DBSA与苯胺形成的“软模板”结构的关键影响因素。 (3) 基于对无模板法的认识，在常见的阳离子离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)存在下制备了聚苯胺一维纳米结构。发现在CTAB作用下，可以获得平均直径为115nm、具有分叉结构的聚苯胺纳米纤维和平均直径为75nm、卷曲的聚苯胺纳米线，两者的结构产率为90%和高达100%。研究发现聚苯胺的一维纳米结构受盐酸浓度和苯胺与CTAB摩尔比的协同影响，利用pH监测反应并结合SEM结果研究了聚苯胺纳米线的形成过程，结果表明与DBSA等阴离子表面活性剂不同，CTAB阳离子与过硫酸根形成的絮状物的诱导作用是聚苯胺纳米纤维和纳米线形成的关键因素。 (4)将聚苯胺合成中所用苯胺和十二烷基苯磺酸(DBSA)引入到液相还原法制备纳米银粒子合成体系中，使用苯胺作为还原剂，DBSA为保护剂，AgNO3作为银纳米粒子前驱物，水做溶剂制备了粒径单分散(8.86±1.14nm)的纳米银粒子。研究了NaOH加入量、温度、反应物之间配比等因素对DBSA-Aniline-AgNO3(DAA)反应体系制备纳米银粒子的影响，同时利用DAA体系的常温反应初步研究了反应机理。另外，基于反应机理调控NaOH的加入量成功制备了粒径为84.56 ± 14.0nm和36.25 ± 8.2nm的银纳米粒子。 (5) 利用DAA体系制备的纳米银粒子对强酸的反应活性，以纳米银粒子为前驱体，分别在HCl、HBr中进行苯胺原位聚合，成功制备出了氯化银/聚苯胺、溴化银/聚苯胺纳米复合材料。由于DAA体系制备的纳米银溶胶中存在DBSA，苯胺与DBSA之间的作用使纳米复合材料中的聚苯胺具有特定介观形貌，如纳米管、纳米纤维等，聚苯胺形貌结构与第二章类似，卤化银纳米粒子复合在聚苯胺纳米管壁或者纳米纤维之中。由于纳米银粒子与弱酸(如乙酸)的反应性不强，以醋酸为质子酸进行苯胺原位聚合，制备了银/聚苯胺纳米复合材料。另外，直接在DAA体系加入APS或者H2O2可以制备硫酸银/聚苯胺、纳米银线/聚苯胺复合材料。 |
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发表于 2022-9-22 20:57:20
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