聚苯胺及其纳米复合材料巨磁阻性能研究

绪论

过去的几十年里，磁阻效应在导电高分子体系中里受到了广泛关注。然而巨磁阻效应具有明显的温度依赖特性是一个亟待解决的问题。本文选用的具有代表性的不同性质和形貌的纳米填充物与聚苯胺（PANI）复合为实现室温传导提供了理论支持和参考。

主要内容

简介

磁阻：材料电阻在外加磁场的作用下相较于无磁场时发生的变化。巨磁阻定义：巨磁阻效应定义为（RAP?RP）/RP，RAP为在两反平行电极中的电阻值，RP为在两平行电极中的电阻值。本文通过表面引发聚合制备的PANI与铁磁体Fe3O4、绝缘体SiO2、半导体Si和导体多壁碳纳米管分别复合探究其磁阻性能。

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Fe3O4——PANI纳米复合材料制备与表征

采用表面引发聚合法，使用对甲苯磺酸作为掺杂酸，APS作为氧化剂在冰浴条件下与Fe3O4纳米颗粒相复合。对制得材料做FTIR、SEM、HRTEM、XRD、XPS等一系列检测。得到结果如图所示

结果表明，红外谱图中1565cm-1和1485cm-1处出现聚苯胺结构的醌环和苯环特征峰，四氧化三铁与聚苯胺复合后红外谱图特征吸收峰相似，只是峰位置发生了位移。530cm-1处为Fe—O键的特征峰，表明材料复合效果比较好。衍射峰2θ=25.2°和2θ=20.2°附近的宽峰为聚苯胺晶体（110）和（100）晶面。且宽峰强度随着四氧化三铁的纳米颗粒的负载量增加而降低说明四氧化三铁在聚苯胺的结构产生了影响。热重曲线表明四氧化三铁颗粒的加入有利于提高聚苯胺的耐热氧化降解稳定性。SEM和TEM图表明聚苯胺呈现片状结构，四氧化三铁复合的聚苯胺也呈现片状。

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SiO2——PANI纳米复合材料制备与表征

制备方法与上述类似。使用磷酸作为掺杂酸，APS作为氧化剂在冰浴条件下与SnO2纳米颗粒相复合。对制得材料做FTIR、SEM、HRTEM、TG等一系列检测。得到结果如图所示

结果表明，红外谱图中1559cm-1和1474cm-1处出现聚苯胺结构的醌环和苯环特征峰，二氧化硅与聚苯胺复合后红外谱图特征吸收峰相似，只是峰位置发生了位移。1066cm-1和800cm-1处为Si—O键的特征峰，表明材料复合效果比较好。热重曲线表明随着二氧化硅负载量的提高，复合材料的热稳定性也在提高。其原因为聚苯胺和二氧化硅纳米颗粒的结合。在二氧化硅聚苯胺的复合材料中，表面变得粗糙不平，这是由于苯胺在纳米颗粒表面聚合导致的。

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Si——PANI纳米复合材料制备与表征

制备方法与上述类似。使用磷酸作为掺杂酸，APS作为氧化剂在冰浴条件下与SnO2纳米颗粒相复合。对制得材料做FTIR、SEM、HRTEM、TG等一系列检测。得到结果如图所示

结果表明，红外谱图中1557cm-1和1472cm-1处出现聚苯胺结构的醌环和苯环特征峰，红外谱图证实了聚苯胺和硅同时存在于纳米复合材料中。1036cm-1处为Si—O键的特征峰且表明硅纳米颗粒中有氧的存在。热重曲线表明随着硅负载量的提高，复合材料的热稳定性也在提高。其原因为聚苯胺和硅纳米颗粒的结合。根据SEM图，对比未复合聚苯胺和复合后的结果图上粗糙程度的变化可以看出聚苯胺在硅纳米颗粒上成功复合。

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MWNTs——PANI纳米复合材料

制备方法与上述类似。使用磷酸作为掺杂酸，APS作为氧化剂在冰浴条件下与SnO2纳米颗粒相复合。对制得材料做FTIR、SEM、HRTEM、TG等一系列检测。得到结果如图所示

结果表明，红外谱图中1560cm-1和1470cm-1处出现聚苯胺结构的醌环和苯环特征峰，特征峰的移动表明了多壁碳纳米管与聚苯胺之间发生了作用。热重曲线表明引入碳纳米管提高了材料的稳定性且随着多壁碳纳米管的负载量的增加，复合材料的热稳定性也在提高。根据XPS能谱图可以发现，576.7eV处的结合能峰为Cr2p2/3轨道和586.3处的结合峰能为Cr2p1/2轨道。拉曼光谱表明G峰强度明显降低，D峰强度明显升高。这表明多壁碳纳米管的引入产生了一定数量的结构缺陷。

转自：科研一席话”微信公众号

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