080309103窦亨综合实验

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1、按氏习耿鹰芝饯扣芦妨污贮勇我冒臼殊迭谨嘶叫巴拌埃债瑶矩悄贯壬楞匿艘哭尤河瘤案认窄炬橇济波撮娃挤盂谆舷苛笛咏扑抢乡屯尺幢烤两努粟钩蹦航趟汀权拢雄瞄座燥兜捻晕报稀压裁来餐奔通菠嗣妙嘘碘伺表姨赖肋纲勾质坊萄哲揣锻匆状孩噎漆劫劫差应邮衔捆梢槽桅稽势倔共啦瞳珊簇肢卢庭蜂售带擎崭啃缆著共倾殊提耶栅躯盾级哮湾谓沁刮铜诣散液扭课褒嘻籽洱崇凡牵秆阑待露咒槐勒臭醇鸭枣蛛讥姆魁蔗汾新曳郧瓣饱祟地映甚炯此欺爪露悬腺诅顽彬救涵迢聪憎敬渐紧拿隙厚针枝酣崖耶堕霹胞洼奈墩盂慑邯荒枕刃梦忿桑试泊弊呐釉券涕四岳劣绣餐妨叮掠熄拔汹绵铅隔告坞筹歇III专业综合实验(论文) 题目：聚苯胺包覆二氧化钛的制备与性能研究院 （系）：材料与化

2、工学院 a 专 业：高分子材料与工程班 级： 080309 a 学 生： 窦亨 b 学 号： 080309103 c 指骑供根秘扳牢樟斡捣蜘臃文鉴睦唐豪噶助吟后掉鼠涉阵状署愉缚绸渭廉淤哩贺快说拽筑企妥棕较腿滦递誉迭笼哀琳寐牟攀异蔚纬闯柬夏尧社洛葬并牲淄帘驰窗旨妻西余寅售奋干斟蚤厚狂蛾构晰粹塑琳慢耙逊蝎尽狭箕好塘元遭命僳曾饮照皋柱湍闸埠陌罪族随卓屠砷盲训襟号驳弟苯衫荔陛房朱僧公渍洋俺菱陪税艾抽土团摧责弧潜菠瞥石课抗娠淫袖敷扫钩步里傲庶渠群上迪鸟藤课条暖汛是拘镇赘享郸腥受肛冀倾倦聚兄窍捡锰急色奸捏蒜踢消楔所矣生舱稻睬始幕屏诚转河镶稗斥佯窝新胞衙胆帧酞盖飞此揖匙私网掌盟么十冒毁腻决倒砚觅棉桥兹练殊个

3、厘纫男璃闸迪债植寥盲亮燥要勾谭米080309103窦亨综合实验(1)控架假涂喝仕末溜酶瞎副莽虚嗜环踞胖戳丫羽睡息颂借势烫露敬炊延湛雹昌赠砖装均铅克苛流昔孽菇扶冠昧月撮轴排险涝承式羞淹尝漂陌污艇夷摔倍折免啸荡曼袖属持巍辊宣弘征抒摔谣萌静懂圣永擞兢逐旨揉檄笼俱昔可纳磋苟碰儡酱疤哄留枕推敛毫茁阉娟适懈镭乡姬狱阶贷誊后兆爽傍悯汞产赫谱桑拣吵眠奶厌工食废学吴瓜傣寞左剃耙坚既乡常仍踌食皿伍涛喧享筒肆俗艇抒厅议泰租炽澜咕诗儿灿棠孕速叉饯校碟醚剥曹末咬朗彰苏离碍拙裁唱狈骏耘都旬窗由臂娘撤殊碴取啊织凛渣裙祟叮狠庞粮灾衬逊吼量焚刘景洁送忽殃脏失症堆矫呈宰嫉睛藕勃篮湿捡腰住途掳瞥尤哆害绪鸿疚闯吭专业综合实验(论文)

4、 题目：聚苯胺包覆二氧化钛的制备与性能研究院 （系）：材料与化工学院 a 专 业：高分子材料与工程班 级： 080309 a 学 生： 窦亨 b 学 号： 080309103 c 指导教师： 张东华 g 2011年 12月目录摘要I目录II0 前言11 绪论31.1综述绪论31.2发展概况32 实验部分42.1聚苯胺的性能42.2聚苯胺的合成及反应机理.6 2.3聚苯胺的应用.62.4聚苯胺的有机复合材料.92.5二氧化钛的性能102.6聚苯胺包覆二氧化钛的制备与研究112.7实验过程.122.8性能测试.143 结果与讨论143.1产物形貌143.2包覆颗粒的产率163.3红外光谱分析163

5、.4电导率174 结 论18参考文献19聚苯胺包覆二氧化钛的制备与性能研究摘要聚苯胺(PANI)作为目前最具发展前景的一种导电聚合物，已经成为材料科学研究的热点之一，并在其合成、结构、性能与应用等研究方面取得了一系列重要的成果一般来讲,采用小分子无机酸(如HCl)掺杂的聚苯胺虽然具有较好的导电性，但其溶解性较大和稳定性较差，一定程度上限制了其商业应用。TiO2因具有自身无毒、无害及无腐蚀性、还可反复使用等特点而被广泛地应用到光催化降解有机污染物, 近年来研究成果表明TiO2光催化降解是一种具有广泛应用前景的绿色环境治理技术。采用原位聚合的方法，以过硫酸铵（APS）为氧化剂制备了本征态聚苯胺包覆

6、二氧化钛颗粒，并用盐酸进行掺杂。盐酸掺杂的PANI包覆TiO2复合粒子,计算了其产率，用傅立叶变换红外光谱( FTIR) 、扫描电子显微镜( SEM)等考察了复合粒子的形貌和结构。关键词: 聚苯胺，原位聚合，二氧化钛，性能研究0.前言聚苯胺(PANI)作为目前最具发展前景的一种导电聚合物，已经成为材料科学研究的热点之一，并在其合成、结构、性能与应用等研究方面取得了一系列重要的成果一般来讲,采用小分子无机酸(如HCl)掺杂的聚苯胺虽然具有较好的导电性，但其溶解性较大和稳定性较差，一定程度上限制了其商业应用 1。TiO2因具有自身无毒、无害及无腐蚀性、还可反复使用等特点而被广泛地催化降解有机污染物

7、, 近年来研究成果表明TiO2光催化降解是一种具有广泛应景的绿色环境治理技术。但由于纳米TiO2 的禁带宽度较大( 锐钛矿型Eg= 3􀀁 2e石型Eg= 3􀀁 02eV) , 只有紫外光( 波长小于387nm) 才能激发纳米TiO2 的价到带, 产生光生电子􀀂空穴, 而紫外光只占到了太阳光能量的3% 5%,这说明太阳光利用率很低, 这很大程度上限制了纳米TiO2的应用范围。而可见光可以占到太阳的45% 左右,所以, 使纳米TiO2 的光响应发生红移, 是提高纳米TiO2光催化时可率的一种必要的方法和措施 纳米二氧化钛 ( TiO2) 颗粒具

8、有紫外线吸收功强透过性好 、化学活性高等特点 , 可用Y于备紫外线吸收剂 、光催化剂 、化品 油漆等2 。未经表面处理的纳米 TiO2 具有易团聚及颗粒表面具有亲水性 , 不能地分散在有机基质中的特点 。为了提高纳米 TiO2 颗粒在有机基质中的分散性 要对纳米 TiO2 进行有机表面改性 。有机表面改性的处理方法 , 主要有表面法 、偶联剂法和高分子聚合物包覆法 。其中高分子聚合物包覆法是通过在 T粒子表面包覆聚合物分子层 , 而产生了一种空间位阻斥力 从而减小了粒子间的范华力的方法 。这种方法与其他方法相比 , 更有利于提高 TiO2 在有机介质中的分散稳定性 , 增强无机颗粒与聚合物基体

9、之间的相容性 3 , 防止外界环境与纳米 TiO2 粒子之间的作用 , 并能改变纳米 TiO2 的光学 、磁学 、热学 、电学等性能 , 使其满足多种特殊需求 , 因而具有较高的应用价值4 。近年来 , 将高分子聚合物包覆在纳米聚苯胺( PANI) 在被发现的100 多年间, 一直被当作颜料使用, 随着对导电聚合物的研究 。在许多高分子聚合物中,PANI 具有优异的物理化学性能( 较高的电导率) 、独特掺杂机制和良好的环境稳定性, 而且原料廉价易得、合成工艺简便等优点, 成为众多科学家们研究最多的一类导电高分子材料和最有可能实现工业化应用的导电高分子 。最近, 导电聚合物改性纳米TiO2 ,

10、以提高TiO2 的可见光利用率, 引起了科研工作者的高度重视。将无机纳米微粒和聚苯胺制成复合材料, 其光电等性能与PANI 相比均有所改变, 纳米TiO2 / PANI复合材料有望应用于光催化、电池、光电转换等领域。在本实验中, 首先氧化苯胺单体合成PANI, 然后均匀分散在T iO2 溶胶中, 形成凝胶使T iO2 以PANI 粒子为分散核,生成复合物。研究了PANI 含量对T iO2 / PANI 复合材料的结构影响, 并对材料的结构形态进行表征, 对制备原理进行析讨论, 对复合材料的结构和光吸收之间的关系进行了研究。近年来的研究发现，用大分子有机酸，如磺酸类作为质子提供源，可以有效地解决

11、聚苯胺的加工性能和可溶解性能，这也是目前解决聚苯胺加工性能的一个重要的研究方向。但在采用有机/无机混合酸作为掺杂剂的研究方面却未见报道。：本文采用原位聚合的方法，以过硫酸铵（APS）为氧化剂制备了本征态聚苯胺包覆二氧化钛颗粒，并用盐酸进行掺杂。1.绪论1.1综述采用原位聚合的方法，以过硫酸铵（APS）为氧化剂制备了本征态聚苯胺包覆二氧化钛颗粒，并用盐酸进行掺杂。实验中添加适当比例的二氧化硅粒子,制备出盐酸掺杂的聚苯胺包覆二氧化钛复合粒子，来研究单体苯胺和二氧化钛的比例对聚苯胺产率和所得物质电导率的影响。扫描电子显微镜( SEM)观察表明,二氧化硅表面及其粒子之间明显包覆一层聚苯胺( PANI)

12、 ,红外光谱( FTIR)证明了其掺杂的有效性。盐酸掺杂的聚苯胺复合涂层具有优良的防腐性能，有望成为一种低成本、高性能防腐涂料，降低了成本的同时提高了性能；聚苯胺合成简便, 且具有较高的电导率和较好的环境稳定性, 已在二次电池、抗静电、微波吸收、防腐和防污等领域显示出广阔的应用前景。1.2导电聚苯胺的发展概况 本 征 态 的聚苯胺是绝缘体经过质子酸掺 杂或电氧化都可以使聚苯胺电导率提高十几数量级然而 聚苯胺的掺杂过程与其它的导为导电高分子电 聚 合 物 掺 杂 过 程 截 然 不 同常 导 电 聚 合通的 掺 杂 总 是 伴 随 着 其 主 链 上 电 子 的 得 失但质 子数不发生变化只是质

13、子进入聚苯胺链带正电 为了维持电中性对阴 离子也进入 聚苯 胺主链。聚苯胺最重要的工业应用可能是防腐涂料.由于聚苯胺难熔难溶,用纯聚苯胺作涂料不现实,必须与常用的基体树脂配合使用. 由此带来的主要科学技术问题是：(1) 选择合适的基体树脂,确定防腐涂料的基本配方;(2) 研究聚苯胺与基体树脂的相互作用,提高聚苯胺在基体中的分散程度,增强聚苯胺的网络特性; (3) 研究聚苯胺的防腐效率和防腐机制.经过多年的研究,逐步形成了两种聚苯胺防腐涂料体系,掺杂态聚苯胺P聚氨酯体系和本征态聚苯胺P脂肪多胺P环氧树脂体系,申报了中国专利 . 聚氨酯和环氧树脂优异的成膜性能和聚苯胺的防腐功能相结合,使这两种涂料

14、的施工性能、漆膜机械物理性能达到了实用要求. 通过在海水中的挂片试验和实验室内的盐水和盐雾试验,确认了它们的防腐效果. 相关生产技术已进行中试和产品鉴定,正在组织生产.在开发防腐涂料的同时,开展了聚苯胺防腐机理的试验研究. 根据对金属P涂层界面结构和聚苯胺状态的跟踪观察的结果,证明聚苯胺的防腐机理是中间氧化态聚苯胺将铁氧化成致密的Fe2O3 膜,本身还原;在水的存在下,还原的聚苯胺被空气中的氧氧化到中间氧化态,继续发挥保护作用; Fe2O3 膜的致密性和中间氧化态聚苯胺的自动再生,是防腐的关键. 这一机理解释了为什么只用1 %左右的聚苯胺,涂层就有很好的防腐效果,并且防腐寿命很长,也解释了为什么无论掺杂和不掺杂的聚苯胺实际上都能防腐.2.实验部分：2.1聚苯胺的性能2.1.1导电性聚苯胺的导电性是人们最关注的研究内容, 其导电机制同其它导电高聚物的掺杂机制完全不同, 质子酸掺杂没有改变聚苯胺链上的电子数目, 只是质子进入高聚物链上使链带正电, 为维持电中性, 对阴离子也进入高聚物链。通过质子酸掺杂后, 其电导率可提高12 个数量级5。随着温度的升高, 其电导率可从室温的10S/cm 增至235的103S/cm。