班級：碩化材一甲 學號： m9940106 學生姓名：謝坤翰 報告日期： 2010/12/22
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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. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
班級：碩化材一甲學號： M9940106
學生姓名：謝坤翰報告日期： 2010/12/22
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
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。
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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。
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藥品
• Vermiculite( 蛭石 )
• HCl( 鹽酸 )
• Aniline( 苯胺 )
• APS( 過硫酸銨 )
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1. 酸浸泡法
2. 質子酸
EXPERIMENT
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Vermiculite25g
Separated Washed SNS
HCl2M 800mL
EXPERIMENT
Aniline9.313SNS
HCl10ml
保持 0℃攪拌30min
APS100ml,0.10mol
持續攪拌4h
Filtered Washed Dried at40 , 24h℃
60min,滴入100ml
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water200 ml
PANI/SNS
INSTRUMENTATION
• FT-IR
• SEM• XRD
• TGA• Four-Point Probe Meter
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RESULTS AND DISCUSSION
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(a)
(b)
(c)
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
RESULTS AND DISCUSSION
Table 1Preparation conditions of the PANI/SNS composites.
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RESULTS AND DISCUSSION
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(d) (e)
(f) (g)
Fig. 1. SEM images.(d) PANI/SNS 1, (e) PANI/SNS 2, (f) PANI/SNS 3, (g) PANI/SNS 4.
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。
當 SNS 的比例提升到 4% 時，會有一些沒有被包覆住的 SNS 出現。
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RESULTS AND DISCUSSION
Fig. 3. FT-IR spectrum of the PANI/SNS 4.
1460cm-1 和 1600cm-1 為苯環和醌環的 C=C 特性吸收峰1250cm-1 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1100cm-1 為 SNS 中的 Si-O 特性吸收峰2900cm-1 左右為 CH2 級 CH3 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
RESULTS AND DISCUSSION
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Fig. 4. XRD patterns of PANI and PANI/SNS composites.
在 21° 跟 26° 有為 PANI 的 X-Ray 繞射峰加入 SNS 後， XRD 圖沒有 SNS peaks 的出現，這是因為添加的 SNS 是非結晶性。
RESULTS AND DISCUSSION
Table 1Preparation 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
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RESULTS AND DISCUSSION
Fig. 5. TGA curves.
在 100℃左右的 weight loss 隨著 SNS 添加量的增加而增加。這是因為 SNS 添加的量越高，所能吸附的水氣也相對提高。
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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。