《以ZnO-g-PSS納米線為模板的PEDOT/PSS納米線/管的大規模製備研究》是依託北京化工大學，由馬育紅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：以ZnO-g-PSS納米線為模板的PEDOT/PSS納米線/管的大規模製備研究
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：馬育紅
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
PEDOT/PSS微觀相分離導致的電導率降低和對溫濕度的敏感性，限制了其套用範圍。大長徑比的PEDOT納米線/管比相應的納米粒子有更高的電導率，但大規模製備仍是一個難題。基於集成創新的思路，設計了一種製備PEDOT/PSS納米線/管的新方法。以氧化鋅納米線(NWZnO)為模板，在NWZnO表面利用矽烷偶聯劑的化學修飾和可控接枝自由基聚合，製備NWZnO-g-PSS。然後通過EDOT的原位化學氧化聚合，得到PEDOT/PSS@NWZnO的納米線/管。技術關鍵是通過調控PSS接枝鏈的結構，如接枝密度、接枝鏈長和共接枝，實現對EDOT/PSS層厚度和微觀形貌的調控。特別是通過共接枝聚合，在PSS接枝鏈中引入交聯結構和EDOT單元。在PEDOT與PSS摻雜劑之間形成共價鍵連線的互穿網路。通過對PEDOT與PSS的微觀相分離的限制，實現提高電導率和降低電導率對溫濕度敏感性的目的。
結題摘要
成功地製備了1D結構的ZnO@PEDOT，MnO2@PEDOT，埃洛石HNTs@PEDOT，BaTiO3@PEDOT納米纖維(管)，以及BaTiO3@PEDOT納米粒子。並研究了其導電性，電化學比容和作為介電填料的PVDF的性能。 通過在ZnO納米纖維表面接枝PTFEMA-b-PSSNa和形成交聯氧化矽的方法解決了ZnO納米纖維(管)在EDOT聚合過程中的溶解問題。以表面接枝PTFEMA-b-PSSNa的ZnO納米纖維為模板，殼層PEDOT的厚度隨EDOT聚合的進行而逐漸增大。當EDOT/ZnO的質量比大於1:2時，ZnO納米纖維模板溶解而得到PEDOT納米管。ZnO@PEDOT的比電容在20 mV/s時高達101.3 F/g。 利用DPE封端的PSSNa的大分子鏈自由基鏈轉移的方法實現了MnO2表面的接枝(SI-ATRP不適用)。當MnO2-g-PSSNa/EDOT的質量比≤1時，可以得到PEDOT納米管。MnO2@PEDOT的比電容達到62.9 F/g( MnO2-g-PSSNa/EDOT = 1:1，純MnO2為18.5 F/g)。充放電500次後，比電容的保持率為61.2%。 以BaTiO3為核(220-260 nm)，PEDOT為殼(厚20-60 nm)為介電填料，PVDF為基材的複合材料的介電常數高達22(填充量20 wt%)，比純BaTiO3填充高2倍以上，而介電損耗僅為0.12。BaTiO3@PEDOT的比電容高達63.7 F/g，是純BaTiO3 (1.95 F/g)的大約60倍。 BaTiO3納米粒子表面接枝PMMA和PTFEMA填料可以顯著地提高PVDF基複合材料的介電常數，當填充量為80%時(PMMA)，介電常數可以達到30 (100 kHz)，而PVDF的為6.2，同時保持了較低的介電損耗。基於矽烷水解生成交聯的矽氧烷保護層技術，開發了高介電性能的改性BaTiO3納米粒子塗料，在PET薄膜表面塗布3 μm(PET膜後的2%)的塗層，介電常數提高了26%。 研製了HNTs@PEDOT複合材料。初步實驗結果顯示，當HNTs含量為50%時，電導率可達到17.08 S/cm(粉末壓片)，用TsOH進一步摻雜後，電導率可以達到37.4 S/cm。比ZnO@PEDOT，MnO2@PEDOT和BaTiO3@PEDOT納米纖維的電導率提高一個數量級以上。
