含氮、硫导电聚合物的固相合成研究

论文摘要

本论文以三种有机二元羧酸（草酸、马来酸和琥珀酸）作为掺杂剂,采用固相化学氧化聚合法分别制备了掺杂态聚苯胺、聚邻甲氧基苯胺和聚邻甲基苯胺;研究了β-环糊精对固相聚合制备盐酸掺杂聚苯胺性能的影响;另外利用固相聚合法又分别合成了聚吲哚和聚三联噻吩。利用红外光谱（FTIR）、X射线粉末衍射（XRD）、紫外可见光谱（UV-vis）以及循环伏安（CV）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等测试方法对产物进行了表征,并测定其电导率,主要的研究成果如下:1.有机二元羧酸掺杂聚苯胺、聚邻甲氧基苯胺和聚邻甲基苯胺的试验发现:分子尺寸较小的羧酸易于掺杂;掺杂分子尺寸较大的羧酸或有侧链基团的单体利于得到可溶性聚合物;掺杂含有双键的羧酸利于得到较高电导率的聚合物。2.在β-环糊精存在下,固相反应法合成的盐酸掺杂聚苯胺,发现β-环糊精在聚合过程中所起的角色与其用量有关系。β-环糊精少的时候起到包合作用,得到的聚苯胺结晶性较好,电导率较高;足量时,它会与聚苯胺分子链上的N原子形成氢键而起到掺杂作用,得到的产物结晶性较差,电导率也较低。3.采用一步固相反应法合成了聚苯胺/氧化锰复合物,初步探讨了高锰酸钾在聚合过程中的还原机理。控制反应温度、反应时间、高锰酸钾的用量等反应因素,可以得到不同的复合物。4.固相反应法制备了聚吲哚。氧化剂与单体的摩尔比为2时,聚合物的产率和电导率均较高,表征手段表明:吲哚单体固相聚合的方式比较多,但主要是发生在吲哚分子的2,3位置。且得到的聚合物有良好的结晶性,同时也表现出一定的电化学活性。5.以两种常见的氧化剂【FeCl3·6H2O和（NH4）2S2O8】及其两者的混合物作为氧化剂,采用固相聚合法成功地制备了三种不同的聚三联噻吩,讨论了三种氧化剂体系的作用机理。以混合盐作为氧化剂制备的聚合物聚合度较高,电化学性质也相对较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 导电聚合物
• 1.1.1 导电聚合物的结构特质
• 1.1.2 导电聚合物的导电机理
• 1.1.3 导电聚合物的制备
• 1.1.4 导电聚合物的应用
• 1.1.5 几种典型的导电聚合物
• 1.1.5.1 聚苯胺类
• 1.1.5.2 聚噻吩类
• 1.2 固相反应
• 1.2.1 固相反应机理与特点
• 1.2.2 固相有机化学反应及其在聚合反应中的应用
• 1.3 本课题的研究背景和研究内容
• 1.3.1 研究背景
• 1.3.2 本论文的研究内容
• 第一部分 有机二元羧酸掺杂聚苯胺类的固相合成研究
• 引言
• 第二章 有机二元羧酸掺杂聚苯胺的固相合成研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 主要试剂
• 2.1.2 聚合物的合成
• 2.1.3 样品分析测试方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 红外光谱（FTIR）
• 2.2.2 紫外可见光谱（UV-vis）
• 2.2.3 X 射线粉末衍射（XRD）
• 2.2.4 循环伏安（CV）
• 2.2.5 电导率和产率
• 2.3 本章小结
• 第三章 有机二元羧酸掺杂聚邻甲氧基苯胺的固相合成研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 主要试剂
• 3.1.2 聚合物的合成
• 3.1.3 样品分析测试方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 红外光谱（FTIR）
• 3.2.2 紫外可见光谱（UV-vis）
• 3.2.3 X 射线粉末衍射（XRD）
• 3.2.4 循环伏安（CV）
• 3.2.5 电导率和产率
• 3.2.6 溶解性
• 3.3 本章小结
• 第四章 有机二元羧酸掺杂聚邻甲基苯胺的固相合成研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 主要试剂
• 4.1.2 聚合物的合成
• 4.1.3 聚合物的测试
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 红外光谱（FTIR）
• 4.2.2 紫外可见光谱（UV-vis）
• 4.2.3 X 射线粉末衍射（XRD）
• 4.2.4 循环伏安（CV）
• 4.2.5 电导率和产率
• 4.3 本章小结
• 第二部分 不同条件下固相法合成聚苯胺研究
• 第五章 β-环糊精对固相合成盐酸掺杂聚苯胺的影响
• 引言
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 主要试剂
• 5.1.2 聚合物的固相合成
• 5.1.3 样品分析测试方法
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 β-CD 用量对产物的收率和电导率的影响
• 5.2.2 红外光谱（FTIR）
• 5.2.3 紫外可见光谱分析（UV-vis）
• 5.2.4 X 射线粉末衍射（XRD）
• 5.2.5 循环伏安测试
• 5.2.6 微观形态分析：扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）
• 5.3 本章小结
• 第六章 一步固相法合成聚苯胺/氧化锰复合材料
• 引言
• 6.1 实验部分
• 6.1.1 主要试剂
• 6.1.2 复合物的合成
• 6.1.3 样品分析
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 制备条件对产物性能的影响
• 6.2.1.1 高锰酸钾用量对产物性能的影响
• 6.2.1.2 研磨时间对产物性能的影响
• 6.2.1.3 反应温度对产物性能的影响
• 6.2.2 样品的表征
• 6.2.2.1 红外光谱分析（FTIR）
• 6.2.2.2 紫外可见光谱（UV-vis）
• 6.2.2.3 X 射线粉末衍射（XRD）
• 6.2.3 高锰酸钾在反应过程中的还原机理
• 6.3 本章小结
• 第三部分 含氮硫杂环共轭聚合物的固相合成
• 第七章 聚吲哚的固相合成研究
• 引言
• 7.1 实验部分
• 7.1.1 主要试剂
• 7.1.2 聚合物的合成
• 7.1.3 聚合物的表征
• 7.2 结果与讨论
• 7.2.1 制备条件的选择
• 7.2.2 红外光谱（FTIR）
• 7.2.3 紫外可见光谱（UV-vis）
• 7.2.4 X 射线粉末衍射（XRD）
• 7.2.5 循环伏安（CV）
• 7.3 本章小结
• 第八章 聚三联噻吩的固相合成研究
• 引言
• 8.1 实验部分
• 8.1.1 主要试剂
• 8.1.2 聚合物的合成
• 8.1.3 聚合物的表征
• 8.2 结果与讨论
• 8.2.1 透射电镜（TEM）
• 8.2.2 红外光谱（FTIR）
• 8.2.3 紫外可见光谱（UV-vis）
• 8.2.4 X 射线粉末衍射（XRD）
• 8.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表、整理论文情况
• 致谢