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Preparation and characterization of conducting polyanilinesilica nanosheet composites

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Preparation and characterization of conducting polyanilinesilica nanosheet composites Powered By Docstoc
					Preparation and characterization of conducting
    polyaniline/silica nanosheet composites
Peng Liu *
State Key Laboratory of Applied Organic Chemistry, Institute of Polymer Science and Engineering,
College of Chemistry and Chemical Engineering, Lanzhou University,Lanzhou 730000, PR China


                                                            班級:碩化材一甲
                                                            學號:M9940106
                                                            學生姓名:謝坤翰
                                                            報告日期:2010/12/22
INTRODUCTION
  • PANI是一種相當重要的導電性高分子 ,因為它具
   有高的導電率、容易製備、容易生產、環境穩定性佳、
   以及低廉的成本等特性。

  • 近幾年,PANI在各種高科技應用方面備受矚目,例如:
  電化學顯示器、傳感器、催化劑、氧化還原電容器、
  電磁屏障以及二次電池等。

  • 過去幾年,PANI被證實能夠與奈米片、奈米棒、奈
  米管等無機奈米金屬材料交互影響形成複合材料,
  進而增加效能。其中奈米片狀的粒子厚度是唯一具備
  一維奈米級的奈米粒子。

                                 2
INTRODUCTION

  • 本研究是以蛭石利用酸浸泡法得到 二氧化矽奈米片
  (SNS),再以SNS與PANI反應形成PANI/SNS奈米複
  合材料,並將產物進行FT-IR、SEM、XRD、TGA及
  導電率分析。




                                    3
藥品

 • Vermiculite(蛭石)
                 1. 酸浸泡法
 • HCl(鹽酸)
                 2. 質子酸
 • Aniline(苯胺)

 • APS(過硫酸銨)




                           4
EXPERIMENT


                  Vermiculite
                      25g




                     HCl
                   2M 800mL




      Separated        Washed   SNS

                                      5
EXPERIMENT

                          Aniline
                           APS               HCl
              SNS          9.313
                        100ml,0.10mol        10ml




                                            保持0℃
                                           60min,滴入100ml
                                           持續攪拌4h
                           water           攪拌30min
                           200 ml




   Filtered         Washed              Dried at
                                                      PANI/SNS
                                        40℃, 24h
                                                                 6
INSTRUMENTATION

   • FT-IR
   • SEM
   • XRD
   • TGA
   • Four-Point Probe Meter




                              7
DISCUSSION
   (a)                                 (c)




   (b)                                   Fig. 1. SEM images.(a) pristine vermiculite,
                                                 (b) silica nanosheets, (c) PANI.




             Fig. 2. TEM images of the silica nanosheets.


                                       SNS的型態呈現有規則的層狀結構


                                                                                        8
DISCUSSION
Table 1
Preparation conditions of the PANI/SNS composites.




                                                     9
DISCUSSION
     (d)                                        (e)




                                         當SNS的比例提升到4%時,會有一
                                         些沒有被包覆住的SNS出現。

     (f)                                        (g)


                                               當PANI包含SNS比例為1~3%的時候,
                                               它的型態跟純的PANI相似,這是因
                                               為PANI有將SNS覆蓋包覆。



     Fig. 1. SEM images.(d) PANI/SNS 1, (e) PANI/SNS 2, (f) PANI/SNS 3, (g) PANI/SNS 4.



                                                                                          10
DISCUSSION
              2900cm-1左右為CH2 為苯環和醌環的C=C特性吸收峰
              1460cm-1和1600cm 為二級芳香胺的C-N特性吸收峰
     3425cm-1為N-H的特性吸收峰 -1級CH3特性吸收峰
                          1250cm-1
                      1100cm-1為SNS中的Si-O特性吸收峰




      可以進一步確定利用原位化學聚合法成功製備PANI/SNS
              Fig. 3. FT-IR spectrum of the PANI/SNS 4.
                                                          11
DISCUSSION

                  加入SNS後,XRD圖沒有SNS peaks的出現,
                在21°跟26°有為PANI的X-Ray繞射峰
                  這是因為添加的SNS是非結晶性。




             Fig. 4. XRD patterns of PANI and PANI/SNS composites.


                                                                     12
RESULTS AND DISCUSSION
Table 1
Preparation conditions of the PANI/SNS composites.




                          PANI/SNS的電導率隨著SNS重量比的增
                          加而從1.16 Ω-1cm-1增加到16.67 Ω-1cm-1




                                                            13
DISCUSSION
        這是因為SNS添加的量越高,
        在100℃左右的weight loss隨著SNS添加量的增加而增加。
        所能吸附的水氣也相對提高。




                   Fig. 5. TGA curves.

                                             14
CONCLUSION

  • 本實驗成功利用蛭石以酸浸泡法得到SNS,並將SNS
  與PANI利用原位化學氧化聚合製備PANI/SNS奈米複
  合材料,且摻雜SNS並不會破壞PANI的結構。

  • PANI/SNS複合材料之電導率較純的PANI還要高,且
  增加SNS單體的質量比會增加電導率,這是因為吸濕
  度提高所造成。

  • 此方法所製備出之PANI/SNS奈米複合材料可以利用於
  測量溼度之感測器。




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謝 謝   聆 聽
Vermiculite(蛭石)
     蛭石是一種天然、無毒的礦物質 ,在高溫作用下會膨脹的
 礦物。它是一種比較少見的礦物,屬於矽酸鹽。其成分含二氧化矽
 (SiO2)42.2%,三氧化二鋁(Al2O3)19%,三氧化二鐵(Fe2O3)14%,
 氧化鈣(CaO)2.08%、氧化鎂(MgO)12.75%、氧化鉀(K2O)3.38%,
 其化學結構為(Mg0,5,Ca0,5,Na,K)0,7(Mg,Fe,Al)3[(OH)2|(Al,Si)2Si2O10] ·
 4H2O(在化學結構中括號中的化學元素可以互相取代,但是與括號
 外的元素的比例是恆定的),其晶體結構為單斜晶系,從外形上它
 看上去像雲母。蛭石是一定的花崗岩水合時產生的。它一般與石棉
 同時產生。

				
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posted:11/21/2012
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