本文關(guān)鍵詞：聚吡咯及其復(fù)合材料的制備及性能研究

  更多相關(guān)文章： 聚吡咯 還原氧化石墨烯 二氧化錳 γ-射線 光熱治療 超級電容器

【摘要】：導(dǎo)電聚吡咯(PPy)由于其導(dǎo)電性高、生物相容性好、環(huán)境和熱穩(wěn)定性優(yōu)良、合成方法簡單等特性,普遍應(yīng)用在儲能設(shè)備(鋰離子電池和超級電容器)、吸附材料、化學(xué)傳感器、生物傳感器、壓力傳感器、各種生物醫(yī)學(xué)器件、生物材料、防腐劑涂層等領(lǐng)域。通常,電化學(xué)和使用化學(xué)氧化劑是制備聚吡咯最主要的方法。雖然這兩種方法各有優(yōu)勢,但是在實(shí)際的合成和應(yīng)用過程中還存在一些不足。較突出的幾個(gè)問題是電化學(xué)制備效率太低,且容易產(chǎn)生低分子量的聚合物;化學(xué)法制備聚吡咯的產(chǎn)率和電導(dǎo)率也受多種因素的影響;與其他材料復(fù)合也存在一定困難。針對這些不足,對聚吡咯合成方法的改進(jìn)已成為目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題。本論文一方面研究改進(jìn)和開發(fā)制備聚吡咯的新方法,另一方面通過合理的設(shè)計(jì)合成路線制備聚吡咯復(fù)合材料。全文以聚吡咯的合成為研究主線,通過使用不同的氧化劑,制備出形貌各異且性能優(yōu)良的聚吡咯及其復(fù)合材料,并根據(jù)不同的形貌研究其在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用。本論文的主要研究內(nèi)容及成果如下:一、以γ射線輻射空氣飽和的酸性水溶液產(chǎn)生的·OH和H202為引發(fā)劑引發(fā)溶解的吡咯(Py)單體聚合,制備單分散聚吡咯納米粒子。制備的PPy納米粒子顯示出顯著的NIR(808 nm)光熱轉(zhuǎn)化效率(40.1%)。MTT測定和熒光染色測定表明,PPy納米粒子本身的生物毒性很低。體外和體內(nèi)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明,制備的PPy納米粒子表現(xiàn)出足夠強(qiáng)的NIR光熱效應(yīng),能夠有效地消融腫瘤細(xì)胞。本工作提供了一種綠色和方便的PPy納米粒子的合成路徑,具有成為高效癌癥治療光熱劑的潛在可能性。二、以過硫酸銨為引發(fā)劑,在通過乳液聚合合成的單分散聚苯乙烯(PS)微球的模板上原位合成PPy殼層,隨后將PS模板刻蝕掉,從而制備單分散的樹莓型中空結(jié)構(gòu)聚吡咯微球(H-PPy)。當(dāng)用NIR激光(808 nm)照射H-PPy微球水分散液時(shí),體系顯示出顯著的光熱轉(zhuǎn)化效應(yīng),并且還具有優(yōu)異的光穩(wěn)定性。喜樹堿(CPT)可以通過簡單的分散-滲透方法負(fù)載到H-PPy微球的中空腔內(nèi),其負(fù)載效率為0.14 mg/(mg H-PPy)。MTT測定和和熒光染色測定表明,純H-PPy微球具有良好的生物安全性。在H-PPy微球中負(fù)載的CPT可以在NIR激光照射下實(shí)現(xiàn)顯著的、可控的釋放,并且H-PPy的光熱消融效應(yīng)和負(fù)載的CPT的化學(xué)消融效應(yīng)達(dá)到了協(xié)同殺死HeLa細(xì)胞的效果。藥物負(fù)載能力強(qiáng)、NIR光熱效率高以及合成過程簡便,使得樹莓型中空H-PPy微球可望成為有效的癌癥治療劑并得到應(yīng)用。三、以GO為引發(fā)劑,在異丙醇水溶液(10%)中,實(shí)現(xiàn)GO和Py之間發(fā)生氧化還原反應(yīng),合成rGO/PPy復(fù)合凝膠。在反應(yīng)過程中,Py單體充當(dāng)GO還原的還原劑,GO充當(dāng)吡咯聚合的氧化劑。復(fù)合凝膠的形成,歸因于親水的GO還原成疏水的rGO所造成的親-疏水性轉(zhuǎn)變形成的自組裝,以及PPy和rGO之間的π-π強(qiáng)相互作用。rGO/PPy復(fù)合凝膠表現(xiàn)出比電容高、倍率性能好和循環(huán)穩(wěn)定性出色等優(yōu)異的電化學(xué)性能。該方法制備的水凝膠材料可用于超級電容器,并為制備聚吡咯復(fù)合凝膠材料提供了一種新的方法。四、以KMnO4氧化MnCO3,得到y(tǒng)olk-shell型MnO2為模板和引發(fā)劑制備了 yolk-shell型MnO2@PPy復(fù)合微球。不僅聚吡咯的引入提高了材料的導(dǎo)電性,而且這種獨(dú)特的yolk-shell型結(jié)構(gòu)還可以有效地緩和體積膨脹-收縮所造成的內(nèi)應(yīng)力,保護(hù)電極免受高速充放電過程中的物理損壞。電化學(xué)測試結(jié)果表明該yolk-shell 型 MnO2@PPy 復(fù)合微球具有比電容高、倍率性能好和循環(huán)穩(wěn)定性出色等優(yōu)異的電化學(xué)性能。該方法制備的電極材料為制備結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,循環(huán)穩(wěn)定性的超級電容器提供了一種新方法。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O633.5;TB33

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐友龍,季銳,王飛;溶劑和酸處理對聚吡咯膜電性能的影響[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2000年10期

2 冷波,葛樹琴,劉紅波;聚吡咯的合成及電流變性能的研究[J];材料開發(fā)與應(yīng)用;2002年02期

3 黃美榮,王健,李新貴;聚吡咯衍生物的合成及液晶性能[J];高分子通報(bào);2003年04期

4 葛東濤,王紀(jì)孝,王世昌;聚吡咯納米線(管)的合成[J];化學(xué)進(jìn)展;2003年06期

5 陳泳,唐威,朱緒飛;合成工藝對聚吡咯電導(dǎo)率及可溶性的影響[J];化工時(shí)刊;2003年11期

6 王九,黃偉九,陳波水,晏華,李曉東;聚吡咯在幾種連續(xù)介質(zhì)中的電流變效應(yīng)[J];機(jī)械工程材料;2004年10期

7 李永舫;導(dǎo)電聚吡咯的研究[J];高分子通報(bào);2005年04期

8 程賢u&,林音,林俊鴻,潘德源;化學(xué)聚合法制備電容器用聚吡咯[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年S1期

9 莫尊理;左丹丹;陳紅;孫銀霞;張平;;納米石墨薄片/聚吡咯復(fù)合材料的制備及導(dǎo)電性能[J];無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2007年02期

10 王杰;徐友龍;陳曦;杜顯鋒;李喜飛;;電化學(xué)法制備高密度導(dǎo)電聚吡咯的性能研究[J];物理學(xué)報(bào);2007年07期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 葛曉艷;宋根萍;郭榮;;自身模板法合成聚吡咯空心球[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第13分會場摘要集[C];2010年

2 宋根萍;郭榮;;微乳液中聚吡咯復(fù)合納米粒子的制備[A];中國化學(xué)會第十屆膠體與界面化學(xué)會議論文摘要集[C];2004年

3 安顥瑗;王立新;任麗;;聚吡咯的化學(xué)氧化合成與導(dǎo)電性能研究[A];2005年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集[C];2005年

4 陳鵬磊;高鵬;劉鳴華;;交叉排列納米帶陣列的構(gòu)筑及其在聚吡咯納米圖案構(gòu)筑上的應(yīng)用[A];中國化學(xué)會第二十五屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集（上冊）[C];2006年

5 肖紅梅;朱路平;付紹云;;三維規(guī)整排列聚吡咯空心球的制備及其電性能研究[A];2007年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集（上冊）[C];2007年

6 閆長領(lǐng);劉t，

本文編號：1307129