基于環(huán)糊精構(gòu)型調(diào)控制備聚苯胺一維納米結(jié)構(gòu)及其表征.pdf

1、聚苯胺(PANI)納米結(jié)構(gòu)不僅具有獨(dú)特的摻雜機(jī)制，環(huán)境穩(wěn)定性，良好的電化學(xué)性能，而且賦予聚苯胺納米尺寸效應(yīng)，在高效催化、高性能貯氫、半導(dǎo)體等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。近年來，一維納米結(jié)構(gòu)的聚苯胺不僅從理論上而且在應(yīng)用上都引起了科研人員的極大興趣。但是，如何調(diào)控制備聚苯胺一維納米結(jié)構(gòu)如：納米纖維長度和直徑，納米管的管徑尺寸、納米帶的厚度等仍然存在著諸多難點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)聚苯胺一維納米結(jié)構(gòu)的調(diào)控制備，本文采用溶液聚合法：(1)基于環(huán)糊精的構(gòu)型制備

2、異型孔的聚苯胺納米管；(2)在此基礎(chǔ)上，通過同比例調(diào)節(jié)單體和模板濃度實(shí)現(xiàn)對聚苯胺納米管管徑尺寸和形狀的調(diào)控；(3)進(jìn)一步減小單體和模板的加入量來制備直徑分布均勻的聚苯胺納米纖維；(4)在不加環(huán)糊精條件下研究外加靜電場對聚苯胺納米纖維的形成。
　　天然環(huán)糊精(CD)可以分為三種：α-環(huán)糊精(α-CD)、β-環(huán)糊精(β-CD)和γ-環(huán)糊精(γ-CD)，分別由6、7、8個(gè)D(+)-吡喃型葡萄糖單元分子連接組成略成錐形的圓環(huán)，并且具有內(nèi)腔

3、疏水和外緣親水的特性，因此被廣泛用來制備含有客體分子的包合物(IC)。此外三種環(huán)糊精具有不同的表面性能，所以我們綜合利用三種環(huán)糊精不同的特點(diǎn)，自組裝得到聚苯胺/環(huán)糊精(PANI/CDs)納米管和納米纖維。
　　首先，我們采用毛細(xì)上升法，對α-、β-和γ-CD分別進(jìn)行了動態(tài)表面吸附行為的測定。根據(jù)動態(tài)記錄的數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)三者的Lifshitz-van der Waals力大小為γLW(β-CD)>γLW(γ-CD)>γLW(α-CD

4、)。接著，我們以這個(gè)結(jié)果為理論，基于三種CD的不同表面性能制備出孔形狀分別為扁平、矩形、三角形的PANI/α-CD、PANI/β-CD、PANI/γ-CD納米管。通過FTIR、XRD證實(shí)了CDs包合了PANI，BET測試表明三者的比表面積的大小為SPANI/β-CD> SPANI/γ-CD> SPANI/α-CD，這和我們對三種PANI電導(dǎo)率測試的結(jié)果剛好相反即：孔徑越大導(dǎo)電率越小。在形成機(jī)理上三者的孔徑大小跟它們的γLW大小一致，從而

5、解釋了Lifshitz-van der Waals力為主要的自組裝驅(qū)動力。
　　其次，我們通過同比例改變苯胺單體和β-CD的濃度制備出孔尺寸可調(diào)控的 PANI/β-CD納米管。SEM和 TEM圖表明隨著總濃度的降低，PANI/β-CD納米管孔的形狀由矩形變?yōu)榉叫?，同時(shí)納米管管壁變薄，并提出了導(dǎo)向機(jī)理：反應(yīng)物濃度影響反應(yīng)活性位點(diǎn)的量，從而影響PANI納米管的自組裝行為。
　　再次，我們進(jìn)一步減小反應(yīng)物濃度至0.025mol/L