论文部分内容阅读
长期以来，导电聚合物以兼有聚合物和金属导电的特性的优点而倍受关注。其中，聚噻吩及其衍生物因其独特的电化学和光学性质，良好的环境稳定性以及结构的多样性等一系列物理化学性质而成为材料科学领域被研究的热点。本论文以导电聚合物(聚噻吩衍生物)为有机相，以纳米TiO2和石墨烯(GNP)为无机相，采用固相法制备复合材料，并通过一系列测试方法对复合材料的结构和形貌进行表征和电化学以及光催化性能研究。具体研究内容和结果如下：(1)分别采用固相法和溶液法合成了聚(3,4-丙撑二氧噻吩)(PProDOT)和聚(3,4-丙撑二氧噻吩)/TiO2(PProDOT/TiO2)复合物，并且通过一系列测试探讨了TiO2和不同的合成方法对复合物的结构和物理化学性能的影响。结果表明，固相法合成的PProDOT/TiO2复合物具有相对较高的共轭度和氧化程度。此外，TiO2的加入使得两种方法制备的PProDOT/TiO2复合物具有比纯聚合物更高的电化学性能。(2)采用固相法合成聚(3’,4’-丙烯二氧-2,2’:5’,2"-三噻吩)/TiO2(poly(TPT)/TiO2)和聚(3’,4’-(2,2-二甲丙烯二氧)-2,2’:5’,2"-三噻吩)/TiO2(poly(TMPT)/TiO2)复合材料并与在同样条件下合成的聚(3’,4’-丙烯二氧噻吩)/TiO2(PProDOT/TiO2)和聚(3’,4’-2,2-二甲丙烯二氧噻吩)/TiO2(PProDOT-Me2/TiO2)进行比较。结果表明，poly(TPT)/TiO2和poly(TMPT)/TiO2具有比PProDOT/TiO2和PProDOT-Me2/TiO2相对较高的氧化程度和共轭程度。而且poly(TPT)/TiO2和poly(TMPT)/TiO2复合材料对MB水溶液的光催化性能高于PProDOT/TiO2和PProDOT-Me2/TiO2复合物。此外，系列复合材料更适合于作为在太阳光下对MB的光催化剂。(3)采用固相法合成由3,4-乙撑二氧噻吩，纳米TiO2以及石墨烯(GNP)分别制备二元和三元复合材料(PEDOT/TiO2, PEDOT/GNP, PEDOT/TiO2/GNP)并对其进行表征和性能研究。研究结果表明，由于TiO2对聚合物氧化程度产生负面影响，PEDOT和PEDOT/GNP复合材料的共轭链长度和氧化程度大于PEDOT/TiO2和PEDOT/TiO2/GNP复合物。此外， GNP优良的电子受体和传输体作用减少电荷载体的重组率从而有效地提高了复合物在紫外光和太阳光下的光催化性能。(4)通过固相法合成了聚(3’,4’-乙撑二氧-2,2’:5’,2”-三噻吩)(poly(TET)),poly(TET)/TiO2, poly(TET)/GNP以及poly(TET)/TiO2/GNP等聚合物和复合材料。测试结果表明，因为TiO2和GNP加入，复合材料的氧化程度及共轭链长度皆大于poly(TET)。微观形貌和光催化性能分析结果表明，GNP优良的电子受体传输体作用减少电荷载体的重组率从而有效地提高了复合物在紫外光和太阳光下的光催化性能。(5)采用固相法分别合成了聚(3’,4’-丙烯二氧-2,2’:5’,2"-三噻吩)(poly(TPT))和聚(3’,4’-(2,2-二甲丙烯二氧)-2,2’:5’,2"-三噻吩)(poly(TMPT))与TiO2、GNP二元和三元复合物(poly(TPT)/TiO2，poly(TPT)/GNP和poly(TPT)/TiO2/GNP以及poly(TMPT)/TiO2，poly(TMPT)/GNP和poly(TMPT)/TiO2/GNP)，并对其进行了结构表征和性能测试。结果表明， poly(TMPT)/TiO2，poly(TMPT)/GNP和poly(TMPT)/TiO2/GNP复合物的氧化程度比poly(TMPT)高，而且poly(TPT))与TiO2、GNP的二元和三元复合物的氧化程度比poly(TMPT)与TiO2、GNP的二元三元复合物要高。此外，poly(TPT)/GNP和poly(TMPT)/GNP分别表现出最高的降解率。而且，三元复合物(poly(TPT)/TiO2/GNP和poly(TMPT)/TiO2/GNP)的降解率大于poly(TPT)/TiO2和poly(TMPT)/TiO2。