论文摘要
含苯胺衍生物基团的硅烷偶联剂（ND42）通过水解交联嫁接到纳米二氧化硅粒子表面,对其进行表面修饰。通过电化学方法实现修饰后的纳米二氧化硅粒子与聚苯胺的共沉积,得到了直径约为50 nm的PANI/ND42-SiO2纳米纤维。PANI/ND42-SiO2及聚苯胺与未修饰纳米粒子电化学共沉积制备的PANI/SiO2在0.5 mol·L-1 H2SO4中均表现出PANI典型的氧化还原行为,但PANI/ND42-SiO2循环伏安曲线上PANI的降解峰明显减弱,表明其具有更好的电化学稳定性。用恒电流充放电技术研究了PANI/ND42-SiO2和PANI/SiO2的电容性能,以2 mA·cm-2的电流密度充放电时,PANI/ND42-SiO2的比电容为380 F·g-1,比PANI/SiO2提高了40%,且具有更好的循环寿命。采用气相法实现了聚苯胺在具有三维贯通孔道结构的介孔二氧化硅（KIT-6）孔道内的聚合,获得了聚苯胺/介孔二氧化硅复合材料PANI/KIT-6。用小角X射线散射（SAXS）、氮气吸附和透射电镜（TEM）对复合材料的结构进行了表征。SAXS谱图显示PANI/KIT-6保持了介孔主体的立方双连续结构。PANI/KIT-6的TEM照片显示了有序的介观结构,但是变模糊且暗了。氮气吸附测试结果表明PANI/KIT-6具有开放的孔道结构和均匀的孔径分布,但其比表面和孔容与KIT-6相比有所降低,孔径有所减小,说明PANI均匀地填充到了介孔孔道内。采用FT-IR对PANI/KIT-6进行理化表征。PANI/KIT-6的FT-IR谱图出现了PANI和二氧化硅的特征峰。采用扫描电镜（SEM）对比了KIT-6与PANI/KIT-6的形貌,结果表明PANI/KIT-6与KIT-6的形貌相似,说明PANI没有在KIT-6的外表面聚合。采用热重分析研究了PANI/KIT-6在空气气氛下的热失重行为。PANI/KIT-6中PANI的降解发生在300～670℃温度范围（DTG峰为478℃）,而相同条件下制备的PANI的降解发生在280～630℃温度范围（DTG峰为458℃）,说明复合材料中的聚合物具有更高的热稳定性。介孔碳C-46在苯胺与乙醇体积比分别为1：29、2：28、4：26的溶液中吸附苯胺单体后,通过苯胺的氧化聚合制备了聚苯胺/介孔碳复合材料PANI/C-46-1、PANI/C-46-2和PANI/C-46-3。采用XRD、氮气吸附和TEM研究了复合材料的结构。XRD谱图显示复合材料保持了介孔主体的二维六方结构。氮气吸附测试结果表明与C-46相比,PANI/C-46-1、PANI/C-46-2的比表面、孔容和孔径有所降低,但仍具有开放的孔道结构。t-plot分析结果显示其微孔比表面和孔容也有所减小,表明PANI不仅填充到了孔道内,而且存在于介孔骨架中。PANI/C-46-3的氮气吸附/脱附等温线表明该材料有孔道堵塞现象发生。采用FT-IR对复合材料进行了理化表征,并与相同条件下制备的PANI进行对比,结果显示PANI/C-46-1、PANI/C-46-2的特征吸收峰发生蓝移,而PANI/C-46-3的特征吸收峰峰位与PANI基本相同。采用扫描电镜观测了介孔碳与复合材料的表面形貌,结果表明复合材料均具有与介孔碳相似的表面形貌,说明没有PANI在介孔碳的外表面聚合。