CNT／导电聚苯胺复合材料的研究进展
导电聚苯胺的特性及进展
导电聚苯胺的特性及进展院（部、中心）材料科学与工程专业材料科学与工程课程名称高分子材料进展导电聚苯胺的特性及进展摘要：导电聚苯胺是极有前途的导电聚合物,它能够广泛地应用于二次电池、金属的防腐、电致发光器件的电极修饰等方面。
本文根据文献资料参考从其结构特性、在可溶性、复合材料及纳米粒子上的研究进展及其应用前景做整理描述。
关键词：导电高分子，聚苯胺，掺杂，纳米粒子引言：在20世纪中发展起来的功能高分子中,导电高分子是最突出的代表之一。
20世纪70年代以前,人们一直将高分子材料作为绝缘材料来使用,从来没有导电高分子的概念美国的MacDiarmid在参观日本东京大学时,看到白川英澍试验室所合成的聚乙炔薄膜具有奇特的金属光泽,惊叹这可能就是他和Heeger等多年寻求的有机导电高分子,于是邀请白川到他的实验室进行合作研究。
他们根据研究硫氮聚合物(SN)n的经验,用I2和ASF5掺杂聚乙炔,发现经过掺杂的聚乙炔,导电率增加了10~12个数量级,达到103Scm的水平,接近于金属导体,并于1977年报道了这一结果。
这一发现,突破了高分子是绝缘体的传统观念,立即在科学界和技术界产生了巨大的影响和冲击。
理论物理学家从Pierls相变的理论出发,进行量子力学计算,计算出反式聚乙炔中长短键长的差约002nm,由此长短键交替所形成的导带和价带之间的间隙宽度是14eV,与试验观测值一致。
进而提出了包括孤子、极化子、双极化子等内容的聚乙炔导电的SSH理论。
实验物理学家进行了聚乙炔的一系列光谱、结构和光、电、磁学测量,验证了理论物理学家的理论结果,同时发现了当时的理论和模型尚不能解释的新现象。
高分子化学家和材料学家则不断改进合成技术,提高聚合物的性能,使聚乙炔的导电率达到105Scm量级,可以和金属铜相媲美。
在短短的20多年中,相继合成出了数十种导电高分子,并对它们的光、电、磁性能进行了系统深入的研究,许多新的科学现象和原理被揭示出来,导电高分子在若干高新技术领域的应用已经实现,或正在蕴育之中。
聚苯胺复合材料的研究进展及其应用
Abstract: The research progresses of composites of polyaniline compounded with nano inorganic componnds, as CNTs, carbon black, Fe3O4, TiO2 and montmorillonite etc. were summerized, and its applications in metal anticorrosive, antistatic material, sensor and wave absorber were concisely introduced also.
颜 海 燕 等[5]合 成 的 PANI/Fe3O4 复 合 物 在 9.3 GHz 微波场中同时具有介电损耗和磁损耗， 通过 改变 Fe3O4 浓度可以调节复合材料的电磁参数，当 Fe3O4 质量分数为 10 %时，复合材料的 tgδε=0.187， tgδμ=0.035，具有最大微波损耗-7.641 dB。
以纳米铁氧体材料与 PANI 进行复合，可得到 同时具有导电性、磁性和纳米效应的复合材料，这 在电磁屏蔽和雷达吸波材料等方面有广阔的应用 前景。
Wan 等[3]在 苯 胺 聚 合 的 同 时 合 成 纳 米 Fe3O4， 所得的复合物具有较高的室温电导率（最大为 0.8 S/cm）、较高的饱和磁化强度（～10.0 emu/g）和较低 的矫顽力（Hc≈0）。
聚苯胺复合材料的研究进展及其应用
备 了 Ｐ Ｎ ／ 壁 碳 纳 米 管 （ Ａ Ｉ ＭＷＣ Ｔ ） 合 Ａ Ｉ 多 Ｐ Ｎ— Ｎ Ｓ复 物， 此复 合物 具 有 高 电导 率 （７Ｓ ｅ 和 热 稳定 ２ －ｍ ）
性。
Ｗｕ等 Ｉ 过 原 位 聚 合 法 ， 不 同 的 炭 黑 含 量 １ 通 以 （％ ～ ０ 质 量 分 数 ） ５ ３％ ，合 成 了 Ｐ Ｎ 包 裹 炭 黑 的 Ａ Ｉ
Ｇｕ ｅ ｙ ｎ ｏＷ ｎ ｏ ｇ
ＹｕＪｅ・ ｉ
（ ． ｔ ｂ ｉ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｕ ｅ ｏ ｈ ｍｉｔ ， ｕ ａ １ ｆｕ ｅ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｓｉ ｔ ｆ ｅ ｓｒ Ｗ ｈ ｎ，４ ０ ７ ： ｔ Ｃ ｙ ３ ０ ４
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聚苯胺导电性能的研究进展
自1984年MacDiarmid 在酸性条件下，由苯胺单体聚合所得的导电性聚苯胺至今，聚苯胺成为现在研究进展最快的导电聚合物之一。
其原因在于聚苯胺具有以下诱人的独特优势：合成简单，良好的环境稳定性，独特的掺杂现象，电化学性能、潜在的溶液和熔融加工等性能。
聚苯胺被认为是最有希望在实际中得到应用的导电高分子材料。
以导电聚苯胺为基础材料，目前正在开发许多新技术，例如电磁屏蔽技术、抗静电技术、全塑金属防腐技术、电致变色、传感器元件和隐身技术等。
1、聚苯胺的结构与其导电机理聚苯胺是典型的有机导电聚合物，是一种具有金属光泽的粉末，聚苯胺可以看做是苯二胺和醌二亚胺的共聚基金项目：渭南师范学院研究生项目（09YKZ2018）聚苯胺导电性能的研究进展刘展晴 渭南师范学院化学化工系 ７１４０００物。
高分子材料能导电，必须具备两个条件，要能产生足够数量的载流子(电子、空穴或离子等)，以及大分子链内和链间要能形成导电通道。
聚苯胺属于共轭结构型导电聚合物。
其导电机理与金属和半导体均不同，而这类共轭型导电聚合物的载流子是“离域”p-电子和由掺杂剂形成的孤子、极化子、双极化子等构成。
聚苯胺的电活性源于分子链中的π电子共轭结构：随分子链中π电子体系的扩大，π成键态和π*反键态分别形成价带和导带, 这种非定域的π电子共轭结构经掺杂可形成P 型和N 型导电态。
聚苯胺在掺杂中，由于掺杂的质子酸分解产生H +和对阴离子(如Cl -、SO 42-等)进入主链,与胺和亚胺基团中N 原子结合形成极子和双极子离域到整个分子链的π键中 ,从而使聚苯胺呈现较高的导电性。
2、聚苯胺的导电性2.1 不同类型的酸掺杂对聚苯电导率的影响自MacDiarmid 在酸性条件下聚合苯胺单体获得具有导电性聚合物以来，在国内外广受关注。
聚苯胺具有独特的掺杂机制，研究表明：用酸性较强无机酸掺杂时，电导率高；酸性弱时，相应的电导率降低。
但同时也发现无机酸掺聚苯胺其溶解性差，为了解决此问题。
水溶性导电聚苯胺-碳纳米管复合材料的制备与性能研究中期报告
题目：水溶性导电聚苯胺/碳纳米管复合材料的制备与性能研究1 设计(论文)进展状况碳纳米管自其发现以来,一直是研究的热点,并被认为是最具应用前景的纳米材料之一，而聚苯胺是一类特种功能材料，具有塑料的密度，又具有金属的导电性和塑料的可加工性，还具备金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能。
把这两者如何结合在一起，一直备受化学家和化学工程师的关注。
本毕设希望通过原位聚合的方法，把酰基化和氨基化后的碳纳米管和聚苯胺反应，然后在用水溶性参杂剂进行参杂，得到水溶性聚苯胺包裹的碳纳米管，从而完成水溶性聚苯胺-碳纳米管复合材料的制备，使复合材料的薄膜电导率较水溶性聚苯胺的电导率提高一个数量级。
本人从进入实验室之后，在第一周的时候，熟悉实验室仪器使用方法、回顾并练习基本有机合成实验技术，学习原位聚合基本原理和表征方法。
随即根据指导教师要求，进行与本课题相关的文献检索和翻译。
第二周的时间，在不断优化实验条件的基础上，用常温蒸馏的方法处理二氯亚砜(SOCL 2)，得到纯净的二氯亚砜，密封保存，待用。
之后，把硫酸钙(CaSO 4)加入到N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，振荡之后沉降24小时，在采用减压蒸馏的方法得到无水的N,N-二甲基甲酰胺。
第三周至第五周，将市售的CNTs-COOH 用处理后的二氯亚砜酰氯化，之后，酰氯化后的CNTs-COOH 和对苯二胺(C 6H 8N 2)在处理后的N,N-二甲基甲酰胺中进行氨基化过程。
已经完成的反应实验路线如下：第六周至第八周，进行氨基化后的CNTs-COOH 和聚苯胺的原位聚合反应。
2 存在问题及解决措施1)实验过程中，要完全在无水的环境下进行，所以仪器以及溶剂必须要进行去水处理。
2)要尽快完成氨基化后的CNTs-COOH 的分析和表征。
3)要尽快完成CNTs-COOH 与聚苯胺的原位聚合。
4)要尽快完成聚苯胺/碳纳米管复合物薄膜及其性能的测定。
CNTs-COOH +SOCL 280℃回流CNTs-COCL CNTs-COCL+CNTs-CONH NH 2H 2N NH 2+ HCL回流3 后期工作安排第九周，完成氨基化后的CNTs-COOH的分析和表征以及CNTs-COOH与聚苯胺的原位聚合。
碳纳米管／导电聚苯胺复合材料的制备及相互作用研究进展
・６ ５・
碳纳 米 管／ 电聚 苯胺 复 合材 料 的制 备及 相 互作 用研 究进 展 导
王素敏 Ｌ ， 。 王奇观 ， 山 思。 。森
（ 西安工业大学材料 与化工学 院 ， １ 西安 ７ ０ ３ ； 日本东邦大学理学部 ， １０ ２ ２ 船桥 ２ ４８ １ ） ７—５ ０ 摘要 综述 了近年 来通过原位 聚合 法和化 学共价法制备碳 纳米管／ 电聚苯胺 复合材料 的最新研 究进 展 ， 导 并
且重点分析 了碳 纳米管、 聚苯胺之 间的相互作用。与原位 聚合 法相 比， 学共价 法制备 的碳纳米 管／ 电聚苯胺分 子 化 导 间除 了Ⅱ 相互作 用外， 还存在 着强烈 的化 学键作 用， 能够显 著提 高导电聚苯胺 的热稳定性 ， 同时， 电聚苯胺 可提 导
高官 能 化碳 纳 米 管 的 电化 学氧 化 还 原 稳 定 性 。
（ Ｃｏ ｌｇ ｆＭ ａ ｅ ｉ ｌ ａ ｄ Ｃ ｅ ｃ ｌＥ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ １ ｌ ｅｏ ｔ ｒ ｓ ｎ ｈ ｍｉａ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ，Ｘｉａ ｃ ｎ ｌ ｇｃ ｌ ｅ ａ ’ ｎ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｉａ ｉ ｅ ｓｔ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｙ，Ｘｉ ａ １ ０ ２ ’ｎ７０ ３ ； ２ Ｆ ｃ ｌ ｆＳ ｉｎ ｅ ａ ｕ ｔ ｏ ｃｅ ｃ ，Ｔｏ ｏ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ，Ｆ ｎ ｂ ｓ ｉ ７ — ５ ０ ｙ ｈ ｉｅ ｓｔ ｙ ｕ ａ ａ ｈ ４ ８ １ ） ２
１ 概 况
导 电聚苯 胺 （ ｏ ｄ ｃｉｅｐ ｌａ ｉｎ ，ｃ ＡＮＩ 具 有 电 导 Ｃ ｎ ｕ ｔ ｏｙ ｎｌ ｅ Ｐ ｖ ｉ ）
环保 型水基 分散 体 系 ， 由于大 量 的绝 缘 性 掺 杂剂 的存 在 ， 常 使整 个体 系的电导率 很难得 到进 一步 提 高 ， 力 学性 能和 热 且 稳定性 能均较 低 。所 以如何 进一 步提 升 聚苯胺 的电导 率 ， 提
聚苯胺导电复合膜研究进展
中 图 分 类 号 ：Ｑ １ ． ； ６ １２ Ｔ ３６ ６ Ｏ ３ ．３ 文 献 标 识 码 ： Ａ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ａ ｃ ｓ ｏ ｏ ｙ ｎ ｌ ｅ ｃ ｎ ｃ ｉ ｅ ｃ ｍ ｐ ｓｔ ｌ ｓ ａ ｃ ｄｖ ｎ ｅ ｆｐ ｌａ ｉｉ ｏ ｄｕ ｔｖ ｏ ｎ ｏ ｉｅ ｆ ｍ ｉ
维普资讯
第２ ２卷第 ５期
聚苯胺导电性能的研究进展
聚苯胺导电性能的研究进展聚苯胺是一种导电高分子材料，具有良好的电导率和机械性能，具有广泛的应用前景。
随着导电高分子领域的发展，对聚苯胺导电性能的研究也在不断深入。
本文将对聚苯胺导电性能的研究进展进行综述。
首先，研究人员通过改变聚苯胺的合成方法来提高其导电性能。
传统的合成方法不能够得到具有高导电性的聚苯胺，因此，人们开始使用一种新的合成方法，即化学氧化聚合法。
这种方法在聚苯胺的合成过程中添加一些氧化剂，可以显著提高聚苯胺的导电性能。
此外，研究人员还尝试了其他一些改进方法，如在聚合过程中添加一些共聚物和掺杂剂，使聚苯胺形成导电网络结构，提高导电性能。
其次，研究人员通过掺杂材料来改善聚苯胺的导电性能。
人们发现，将聚苯胺与一些含氮杂原子的化合物进行复合掺杂可以显著提高聚苯胺的导电性能。
这些杂原子具有额外的电子，可以吸引导电载流子，从而增强聚苯胺的导电性能。
常见的掺杂材料包括聚苯胺衍生物、有机酸、染料等。
此外，研究人员还研究了聚苯胺薄膜在导电性能方面的应用。
聚苯胺薄膜具有优异的导电性能和机械性能，可以用于制备导电传感器、导电薄膜电极等。
研究人员还通过改变聚苯胺薄膜的制备条件来调控其导电性能，如薄膜的厚度、掺杂材料的浓度等。
最后，研究人员还通过改变聚苯胺材料的结构来提高其导电性能。
近年来，人们发现通过调控聚苯胺的形貌结构，如纳米颗粒、纳米线等，可以显著提高聚苯胺的导电性能。
这是因为纳米结构具有高比表面积和更多的界面，有利于导电载流子的传输。
总之，随着导电高分子领域的不断发展，聚苯胺导电性能的研究也在不断深入。
研究人员通过改变聚苯胺的合成方法、掺杂材料、构筑薄膜结构等方法来提高聚苯胺的导电性能。
随着研究的深入，聚苯胺导电材料在电子器件、传感器、柔性电子等领域的应用将得到进一步拓展。
导电聚合物聚苯胺的研究进展
导电聚合物聚苯胺的研究进展导电聚合物是一种特殊的聚合物材料，具有导电性能。
聚苯胺（polyaniline）是一种常用的导电聚合物，具有良好的导电性能、环境稳定性和可调控性，因而在电子学、光学、传感器等领域具有广泛的应用前景。
以下是对导电聚合物聚苯胺研究进展的粗略概述。
1.聚苯胺的合成与掺杂聚苯胺的合成方法主要有化学氧化还原法、电化学氧化还原法和生物合成法等。
其中，化学氧化还原法是最常用的合成方法之一、掺杂是指将聚苯胺中掺入一定的杂质，以提高其导电性能。
常用的掺杂方法有氧化物掺杂、酸碱掺杂和分子掺杂等，其中，氧化物掺杂是最常见的方法之一2.聚苯胺的导电机制导电聚苯胺的导电机制主要有两种，一种是质子传导机制，另一种是电子传导机制。
在质子传导机制下，聚苯胺通过溶液中的酸或碱接收或者失去质子来实现电流的传导。
而在电子传导机制下，聚苯胺通过氧化还原反应中电子的共轭转移来实现电流的传导。
3.聚苯胺在能源领域的应用聚苯胺作为一种导电聚合物，具有良好的电化学性能，因此在能源领域有广泛的应用。
例如，聚苯胺可以作为锂离子电池、超级电容器和燃料电池的电极材料。
研究表明，聚苯胺具有高的离子和电荷传输率、较高的比表面积和电容量，并且具有优良的循环稳定性，因此在能量存储和转换领域具有重要的应用价值。
4.聚苯胺在传感器领域的应用聚苯胺具有良好的导电性能和可调控性，因此在传感器领域有广泛的应用。
例如，聚苯胺可以作为化学传感器、生物传感器和光学传感器的敏感材料。
研究表明，聚苯胺可以通过掺杂不同的功能化合物，实现对不同物质的敏感检测，并且具有较高的灵敏度、选择性和稳定性。
总而言之，导电聚合物聚苯胺具有广泛的应用前景，特别是在能源和传感器领域。
随着对导电聚合物的深入研究，相信聚苯胺的性能和应用领域还会有更大的突破和发展。
导电聚苯胺与天然层状材料的复合研究进展
０２ｓｅ ， ．４ ／ｒ 虽然复 合 物 的 电导 率 比纯 Ｐ Ｉ 电导 率 降低 了 ａ Ｎ Ａ 的 １２但 吸波性能显著增强 ， Ｂ Ａ掺 杂 的纯 Ｐ Ｉ １Ｇ ｚ ／， ＤＳ Ｎ Ａ 在 ２ Ｈ 处
导率 的提高 。而采用 乳液 聚合 大多使 用 十二烷 基苯磺 酸 （ Ｂ Ｄ－
Ｓ 作乳化剂 ， 是 在反应后 期需 要破 乳 ， 艺 复杂 ， 要 大量 Ａ） 但 工 需
溶剂 ， 导致环境污染等 ， 而限制 了其应用 。 从 而 采用 溶胶一 胶法 制备 复合 物也 是一种 好 的选择 。Ａ ｅ 凝 ｚ— ｖｄ 帆 等＿ 用 甲酸作 为 溶 剂 ， ｅｏＷ． ９ ］ 催化 剂及 原 子 酸作 为 掺 杂 剂， 采用 溶 胶一 胶法 制 得 Ｐ 凝 ＡＮＩＭＭＴ透 明单 片 玻璃 态 复合 ／ 物 。在 酸性 条件下 ， 复合 物很 容 易掺 杂 ， 此 然后 置 于碱性 条件 下， 此复合物能在很 短 的时 间 内去掺 杂 ， 可逆 掺杂 与去 掺杂 其 性 能可能与溶液 的 ｐ 值及 蒙脱 土层 问 阳离 子 的交换 能 力有 Ｈ 关， 有望应用 于 固态 ｐ 感应 材 料 。采 用 溶胶 一 Ｈ 凝胶 法 制 得 的 Ｐ ＮＩＭＭＴ复合物易于加工 ， Ｐ ＮＩ 甲酸 中溶 解度极 低 、 Ａ ／ 但 Ａ 在 制备需要 大量的溶剂 、 污染 环境 、 成本 偏高 、 工艺 处理 繁琐等 限 制 了其研究 开发 应用 。 最近几 年 ， 日本 的 Ｓ ｏｉ ｓ ｉ ｔ ｓ在 自由溶剂 条 件 ｈ ｊ Ｙｏｈｍｏｏ等Ｉ ］ 下， 采用力学化学法制得 了 Ｐ ＡＮＶＭＭＴ复合物 ， 即将苯胺与 蒙 脱 土在研钵 内混合均匀 ， 然后 加入 氧化剂 和掺杂 剂后研 磨制得
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２
东
化
工
２１ 年 第 ５ ００ 期
ｗｗ ｗ．ｄｃ ｅ ．ｏｍ ｇ ｈｍ ｃ
第 ３ 卷 总第 ２ ５ ７ ０ 期
的Ｐ ＮＩ Ａ ／ ＭＷＮ 复合物具有高分子量、高 电导率 的特点 ，而且 Ｔ 热稳定性和机械性能有明显 的提高 。 国内王晓工等【 采用原位乳液聚合法制备 了光 电响应 型 ｊ 聚苯胺／ 碳纳米管复合体 ， 射线衍射及热分析表 明该纳米复合 ｘ 管的结晶性能增强 ， 同时其热稳定性得到了提高 。 另有国内研 究者Ｉ 首先通过催化裂解反应制备多壁碳纳米管 ，然后在碳 Ｊ 引 纳米管表面原位合成 了聚 苯胺 ，从而制备 出了碳纳米管／ 聚苯 胺一维纳米复合材料 。 热重分析表明 ， 原位合成 的聚苯胺的结 晶程度和热稳定性均得到了提高 ， 并且观察 到聚苯胺在碳纳米 管表面以枝 晶状 生长 。 文常保 等 研究 了原位法制备的碳纳米管／ 副 聚苯胺薄膜对 Ｓ Ｏ 气体的敏感作 用特性 。通过测试发现 ，由于碳纳米管的纳 米效应，增加 了碳纳米管／ 聚苯胺薄膜对Ｓ ２ Ｏ 气体 的吸附面积 ， 从而提高了传感器件可靠性和准确性 。 井新利等＿ 采用多种分析方法详细探讨 了原位溶液 聚合 】 制备 的Ｐ Ｎ ／ＮＴ Ａ Ｉ Ｃ 复合材 料的结构 与性能 。研究结果 表 明， Ｐ ＮＩ ＮＴ 间主要是物理 吸附； Ａ ／ＮＴ Ａ 与Ｃ 之 Ｐ ＮＩ Ｃ 复合材料的 电导 率远高于Ｐ ＮＩ Ａ 本身 。同时 ， ＡＮ ／ＮＴ Ｐ Ｉ Ｃ 复合材料 的耐热性 远高 于Ｐ ＡＮＩ ，并受Ｐ ＮＩ 量的影响。 Ａ 含 周啸等” 研究了分级碳纳米管在聚苯胺 中的分 散状况 。 与未分级碳纳米管不 同的是， 分级碳纳米管在聚苯胺 中分散均 匀， 所形成的复合材料与纯聚苯胺相比， 振实密度提高 了８ ％、 ２ 电导率提高了一个数量级、热稳定性也有所提高 。 为了得到综合性能更好 的聚苯胺／ 碳纳米管复合物 ，吉林 大学 的张 万金等＿ 采用原位复合 的方法 ，将不 同质量 的多壁 Ｉ 钊 碳纳米管与一定量的苯胺混合 ， 再通过氧化聚合 方法得到了高 分子量聚苯胺／ 多壁碳纳米管复合物 ，四探针 电导率仪测 试表 明碳纳米管对复合物导 电率 的提高起 了重要作用。
２２ 化学共 价法制一相互作 用，在Ｃ Ｔ Ｎ 表面原位聚合苯胺单体 是获得碳纳米管／ 聚苯胺复合材料所广泛采用的方法 ，此方法 具有操作简单， 易于批量生产等优点 ； 但是这种 方法 同时也存 在着后处理复杂 ， 原料利用率低 的缺点 ； 另外复合物还面临着 后续溶解加工的难题 ，不利于进一步实 用化 。由于Ｐ ＮＩ 以 Ａ 仅 吼堆积等物理结合作用包覆在Ｃ Ｔ的表面 ，所 以与纯聚苯胺 Ｎ 相 比较 ，原位聚合法制备的碳纳米管／ 聚苯胺复合材料对Ｐ ＮＩ Ａ 热稳定性的提高并不十分明显 。 为了增加碳 纳米管与聚苯胺之 间的作用力，改善组份之 间的结构形态 ， 制备高耐热性 、高力 学性能的可溶性碳纳米管／ 聚苯胺复合材料 ，在两者之间引入 化学键等强相互作用是最有效 的途径之一。 Ｈ ｄ ｏ 等＿ 采用高分子反应的方法 ，把端氨基 磺化 聚苯 ａ ｄｎ Ｊ 胺接枝到碳纳米管的外表 面，制备 了可溶性碳纳米管／ 聚苯胺 共价复合物（ ） 图２ ，极大 的增 加了组份 之间的作 用力 ，该 共价 接枝复合物 的电导率为５ ×０ ／ 国内的成会明等 通过 ． １～Ｓ ｍ。 ６ ｃ 原位聚合 ，然后再磺化 的两步法 ，制备 了多壁碳纳米管／ 聚苯 胺复合物 ；由于ＭＷＮＴ 与磺化聚苯胺主链 上的醌环结构之 间 存在着强烈的相互作 用，该 多壁碳纳米管／ 聚苯胺复合物可稳 定的溶解于水 中，从而为Ｃ ／Ａ 纳米复合物 的广泛实用化 ＮＴＰ ＮＩ 提供了可能 。 尽管通过在聚苯胺主链上进行高分子反应可以得 到相互作 用较强的可溶性Ｃ ／Ａ 纳米复合材料 ，但是 由于 ＮＴＰ ＮＩ 聚苯胺分子链上磺酸基 团的位 阻效应 ， 通常导致复合物的电导 率不高 （ 一般在 １ Ｓｃ ０ ／ｍ左右） ，所以如何在Ｐ ＮＩ ＮＴ 间 Ａ 和Ｃ 之 引入强相互作用的同时， 保持制备的复合物具备高导 电 并显 性 示 良好 的可溶解加工性是该领域 目前面临的主要 问题 。
图３ 聚苯胺与碳 纳米 管之 间的 Ｔ— ｒ ｒ Ｔ相互作用示意图
Ｆ ｇ ３ Ｓ ｈ ｍａｉ ｌ ｓ ａｉ ｎ ｏ ｅ７ Ⅱｉ ｔｒ ｃｉ ｎ ｅｗｅ ｎ ｉ＿ ｃ ｅ ｔ ｉ ｕ ｔ ｔ ｆ ｈ 一 ｎ ｅ ａ ｔ ｓｂ ｔ ｅ ｃｌ ｒ ｏ ｔ 【 ｏ ＣＮＴ ａ ｄＰ ｎ ＡＮＩ
３ 聚苯胺／ 纳米管 间相互作用分析 碳
采 用原位聚合法合成 出的聚苯胺／ 碳纳 米管复合材料 ，其 电导率 比纯粹 的导 电聚苯 胺可提高 １ ２ － 个数量级 。一般认 为 ，在这种聚苯胺／ 纳米管复合材料 中，碳纳米管均匀地分 碳 散在聚苯胺内部 ， 起到 了一种骨架的作 用。 在苯胺的聚合过程 中，碳纳米管可起到类似晶核的作 用 ；且在Ⅱ 呕相互作用下 ， 苯胺是 以碳管为依托并在其周围缓慢 聚合 ， 而不是一种简单的 吸附或者只是在 纳米碳管周围松散的无定形沉积 。 ａｔｇ Ｂ ｌ 等 ｏ 认为 ， 随着制备方法 的不 同， 聚苯胺和碳纳米管之间的存在形 式亦不 同： 如果只是简单的把聚苯胺和碳纳米管进行混合 ， 那 么生成 的复合物呈现 出碳纳米管覆 盖本征态 聚苯胺和碳纳米 管掺杂聚苯胺两种结构特征 ； 而如果采 用原位聚合法制备聚苯 胺／ 碳纳米管复合物 ，则生成物中只有 后一种结构形态 。一般 认为 ，无论是简单的包覆抑或是发生了掺杂反应的两者结合 ， 聚苯 胺与碳 纳米管之 间通常主 要依 靠各 自的共轭 电子体系发 生７７ ｃｃ ．相互堆积作用 （ ），且在这种作用下形成一种特定的 图３ 复合结构 ，并决定导 电性能的高低。 对于化学联结法制备 的碳纳米管／ 聚苯 胺复合物 ，碳纳米 管与聚苯胺之 间除 了 相互作用以外 ，还 存在着结合能更高 的化学键联结作 用， 这使得聚苯胺的热稳定性能得到极大 的提 升 。另外，研究发现 ， 用齐聚苯胺例如苯胺 四聚体对碳纳米管 表面上 的活化官能团进行化学封端后 （ ） 可有效提高碳纳 图４ ， 米管薄膜的 电化 学氧化还原稳定性 （ ）１１ 图５ ２ １ ０由此可见 ，同 为电活性优 良的导电聚苯胺和碳纳米管的复合 ， 能在一定程度 上显示 出相互促进 的互补效应 。 也就是说 ，以强相互作 用联结 到碳纳米管表面的导 电高分子 ， 可以对化学修饰的Ｃ 起到结 ＮＴ 构修复作用 ，并提高其 电化学活性。