BaTiO3@PEDOT核壳杂化结构复合材料的制备及其在介电和电极材料中的应用

摘要

本论文制备了一种新型的核壳杂化结构BaTiO3@PEDOT复合材料。该材料是在钛酸钡(BaTiO3)纳米粒子表面接枝苯乙烯磺酸钠(SSNa)，并以制备出的BaTiO3/PSS复合粒子为基体，利用化学氧化聚合法与导电聚合物聚3，4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)复合而成的一种新型材料。本文首先通过调节BaTiO3与SSNa的比例(1/1.8，1/2.5，1/3.5，和1/4)，成功制备出一系列BaTiO3/PSS复合材料。实验结果表明:随着SSNa用量的增加，PSS对BaTiO3纳米粒子表面包覆的紧密程度逐渐增大，相应的BaTiO3纳米粒子的分散稳定性也逐渐增强。用制备出的BaTiO3/PSS复合粒子为核，从而进一步与PEDOT反应合成BaTiO3@PEDOT复合材料。TEM结果显示形成的BaTiO3@PEDOT复合材料的平均粒径为220-260 nm，其中壳的厚度为20-60 nm。与BaTiO3纳米粒子的比电容(1.95 F g-1)相比，BaTiO3@PEDOT复合材料的比电容高达63.7 F g-1。因此，BaTiO3@PEDOT复合材料可应用于电极材料。此外，用聚偏氟乙烯为基体，BaTiO3@PEDOT复合材料为填料，成功制备了具有高介电常数和低介电损耗的聚合物基纳米复合材料BaTiO3@PEDOT/PVDF。例如:当BaTiO3@PEDOT的质量分数达到20 wt％时，BaTiO3@PEDOT/PVDF复合材料的介电常数能达到18，并且介电损耗仅仅是0.12。由于BaTiO3@PEDOT复合材料既具备了无机材料介电常数高，加工性能优良，稳定性好等特点又具备导电聚合物材料掺杂后导电性能好，很好的环境热稳定性，易于制备的优良性能，它在电容器，光电子器件等方面有很大的应用潜力。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 导电聚合物发展历史

1．1．1 导电聚合物的概念及分类

1．1．2 导电聚合物的具有导电性的条件与机理

1．1．3 导电聚合物的合成与制备

1．1．4 导电聚合物的应用

1．2 聚3，4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)

1．2．1 PEDOT的结构和性能

1．2．2 PEDOT的合成研究

1．2．3 PEDOT的加工与掺杂

1．2．4 PEDOT的应用

1．3 PSS结构

1．4 钛酸钡材料的研究现状

1．5 导电聚合物型复合材料的介绍

1．6 本论文的研究意义与内容

1．6．1 本论文研究意义

1．6．2 本论文研究主要内容

第二章 钛酸钡／聚苯乙烯磺酸钠复合粒子制备与表征

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料与试剂

2．2．2 实验过程

2．2．3 测试与表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 FTIR

2．3．2 XPS

2．3．3 BaTiO3／PSS纳米材料的分散性能表征

2．3．4 BaTiO3／PSS复合材料表面形貌分析

2．4 本章小结

第三章 BaTiO3@PEDOT以及BaTiO3@PEDOT／PVDF复合材料的制备与表征

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验药品与试剂

3．2．2 实验过程

3．2．3 测试与表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 BaTiO3@PEDOT复合材料的TEM

3．3．2 BaTiO3@PEDOT复合材料的TGA

3．3．3 BaTiO3@PEDOT的电化学性能分析

3．3．4 BaTiO3@PEDOT复合材料的电导率测试

3．3．5 BaTiO3@PEDOT／PVDF复合材料的介电性能测试

3．4 本章小结

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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