聚噻吩–有机蒙脱土复合改性制备外文翻译资料

聚噻吩–有机蒙脱土复合改性制备

摘要

聚噻吩有机蒙脱土（PTP-OMM）复合物通过在室温条件下在水溶液中用FeCl₃·6H₂O为氧化剂成功制备了。H₂O₂为催化剂，十二烷基苯磺酸钠（SDBS）为乳化剂。PTP-OMMT复合制成的有机蒙脱由2g／mL的OMMT/TP溶液反应12小时，拥有最高电导率（3.44*10^-5 S /cm）。用苯胺（Ani）和吡咯（Py）在FeCl₃·6H₂O和过硫酸铵（APS）氧化系统制备了改性PTP-OMMT。聚苯胺的电导率-（PTP -有机蒙脱土）和聚吡咯（PTP-OMMT）的范围从10^-2 S /cm到10^-1 S/cm，增长10³到10⁴倍。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）表明，硫代苯进入蒙脱土插层复合形成冲击。热重分析（TGA）肯定了PTP-OMMT改进的热稳定性及热稳定性降低，改性材料。扫描电子显微镜（SEM）表明，改性材料在FeCl₃·6H₂O氧化系统下展示规则的球形结构。

关键词： 聚噻吩；蒙脱土；复合改性

0前言

由聚合物和无机纳米材料制成的有机/无机复合材料能发挥优异的力学性能^[1]，无机分子高耐热^[2]，和聚合物的可加工性^[3]。此外，由于纳米效应这些复合材料具有独特的光学^[4]、和电^[5]、磁性能^[6]。有机/无机复合材料的制备在过去的二十年中取得了长足的进步。聚噻吩的研究（PTP）已经引起了研究人员极大的关注，因为它的高导电率^[7]，高稳定性、良好的生物传感^[8]、和光学性质^[9]。

蒙脱土（MMT）具有独特的一维层状结构，良好的离子交换，单体可以通过离子交换时进入层间，GER聚合是扩展链构象。所有这些都使MMT的研究成为热门话题^[10-12]。PTP在水溶液及大多数有机溶剂中的溶解性差，现有的研究大多集中在如CH3CL3这样的有机溶剂^[7,13]。很少有关于PTP和蒙脱土结合的一些研究^[14-16]。

PTP-OMMT 复合物通过在室温条件下在水溶液中用FeCl₃·6H₂O为氧化剂成功制备了。H₂O₂为催化剂，十二烷基苯磺酸钠（SDBS）为乳化剂。PTP-OMMT分别用苯胺（ANI）和PY在Fe3 -H2O2 和过硫酸铵（APS）下获得的聚苯胺氧化系统（ptp-ommt）和聚吡咯（ptp-ommt）进行改性。通过X射线衍射（XRD）、傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜（SEM）、热重（TG）分析和四点探针分析其性能。

1实验

1.1原料和试剂

K-10 MMT（国家标准试剂CEC=95mmol / 100g），AgNO₃溶液（0.1mol / L），TP，ANI和PY由科龙化学试剂厂提供，并在使用前蒸馏，其他试剂均为分析纯。

1.2制备OMMT

将总共6g的MMT溶解于适当的蒸馏水中，溶液在室温下搅拌2小时，然后加热至60℃。加入十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）（CTAB / CEC=2）^[17] 剧烈搅拌6小时。 将溶液过滤并漂洗，直到没有检测到Br ₂（AgNO₃测试），产物在60℃下真空干燥以获得OMMT，将其研磨以备后用。

1.3 PTP-OMMT的制备

总共将0.8g OMMT，一定量的SDBS和40ml蒸馏水置于三口烧瓶中，在70℃下搅拌1h，然后加入TP，剧烈搅拌2h。 随后，将溶液冷却至室温。 FeCl₃·6H₂O（n（TP）：n（FeCl₃·6H₂O）=100）和固定量的H₂O₂（n（H₂O₂）：n（TP）= 1.5））。 使溶液反应12小时。 最后，加入无水乙醇和CaCl ₂，加热至60℃。然后溶液破乳，过滤，漂洗，并在60℃真空干燥，得到PTP-OMMT。 除了添加OMMT外，PTP还是用相同的程序制备的。

1.4 PANI-（PTP-OMMT）的制备

总共将0.8g PTP-OMMT溶解在合适的2mol / L HCl溶液中，在室温下搅拌15min，然后连续搅拌加入ANI 20分钟。 使用两种氧化体系：（1）（NH4）2S₂O₈直接加入氧化聚合反应（2）分别加入FeCl₃·6H₂O溶液和H₂O₂进行催化氧化聚合。 加入过量的甲醇以在该系统反应一定时间后终止反应。 将溶液过滤，漂洗，真空干燥，得到两种PANI-（PTP-OMMT）复合材料。

1.5制备PPY-（PTP-OMMT）

用相同的方法制备PPY-（PTP-OMMT）以获得PANI-（PTP-OMMT），除了用蒸馏水替代2mol / l HCl溶液，并用PY代替ANI。

1.6 测试和表示

通过使用PE-680 FT-IR，DX-2700 X射线衍射仪（CuKa，40Kv，30mA），STA 409 PC Luxx热分析仪（N₂,10℃/ min，室温-900℃）和S-530 SEM测试复合材料的相组成，显微组织和形态复合材料的电性能采用ST2263双电测数字四点探头进行了测试。

2 结果与讨论

2.1 PTP-OMMT的组件优化

PTP在不同OMMT / TP比下的转化率见表1和图1。 PTP-OMMT中PTP的百分比观察到与OMMT与TP的比例呈现“^”形变化，其（68.8％）以OMMT / TP52g / ml达峰值。据报道，反应混合物中FeCl₃·6H₂O的游离Fe3 ^[18]几乎不存在，应该开始反应。 OMMT / TP的值越小，TP可以很容易地包裹Fe3 ，使得TPs无法通过Fe3 进行聚合。随着OMMT / TP价值的上涨，较少的TP可以自由包裹Fe3 ，逐渐将TP的转换率提高到PTP。当OMMT / TP值达到2g / ml时，TPs处于非常速率的平衡状态，其中TPs-Fe 的TP聚合以游离Fe3 以引发剩余的TP用于进一步聚合以使对流峰值。然而，当OMMT / TP超过2g / ml时，一些TP进入OMMT的层间隔，以降低TP- Fe3 反应的可能性并随后降低转化率。

2.2 用PANI和PPY改性PTP-OMMT时反应时间与转化率之间的关系

图2和表2展示了PANI和PPY修饰PTP-OMMT时反应时间与转化率之间的关系。随着Fe3 -H2O2催化氧化系统反应时间的增加，ANI和PY的转化率显着增加，12h时分别达到69.6％和73.1％。这一发现证实Fe3 是反应触发器。在APS氧化系统下，ANI和PY的转化率分别在1h时分别达到88.2％和88.7％，但随着反应的延续，其转化率略有增加。这是因为在APS氧化系统下有更多的Fe3 ，这使得转化率在开始时呈几何增长，并迅速引起单体浓度的下降。结果，单体不太可能与Fe3 接触，导致转化率的后期稍微增长

2.3 XRD分析

MMT，OMMT和PTP-OMMT的XRD图谱如图3所示。可以通过使用布拉格方程（k=2d sintheta;^[19]）来计算MMT层的层间间距，theta;由表面001上相应的2h的物质计算。 MMT，OMMT和PTP-OMMT的2theta;出现在9.15,7.05和5.28，与d001的层间距离分别为0.96537nm，1.2502nm和1.6703nm。我们可以发现MMT的层间间距在有机修饰后增加，当与TP重组时，其间隔进一步增加。证实了TP进入OMMT的层间并形成插层复合材料。此外，在MMT到PTP-OMMT的过程中，峰值的2theta;（9.15）保持不变，峰值强度逐渐下降。这是因为在修改MMT时引入CTAB，当OMMT和TP的复合都会损害MMT的层结构时，TP的嵌入将显示出峰强度的降低。

XRD图PANI-（PTP-OMMT）和PPY-（PTP-OMMT）的XRD谱图如图4所示。 可以在图4中发现改性复合材料仍然保持了PTP-OMMT的特征峰和插层结构。 比较图 4a和b显示2theta;（9.15）的峰值基本消失，这可能是因为一些ANI和PY进入层间聚合以进一步破坏APS氧化系统下的OMMT的插层结构，形成离子复合材料可能。 比较图 4b和c表明，XRD峰位于两个氧化系统基本相同的位置，但Fe3 -H2O2催化氧化系统下的XRD强度明显高于APS氧化体系，表明Fe3 -H2O2催化氧化。

2.4 FTIR分析

MMT，OMMT和PTP-OMMT的FTIR光谱如图5所示。它们的峰值结构如表3所示，a（3,417cm-1）和d（1,638cm-1）是MMT层间自由水和结合水的伸缩振动峰，i（1,076cm-1）是Si-Si在MMT中的伸缩振动峰，b（2,919cm-1）和c（2,851cm21）是C-H的不对称和对称的伸缩振动峰，g（1,473cm21）是CTAB中-CH₂的弯曲变化峰，f（1,535cm21）是TP的C=C的伸缩振动峰值和h（1,401cm21）是CH₂-S的振动峰值。结合a，d和i表示这三种材料都具有MMT的结构。根据b，c和g知道（B）是OMMT。 结合（B），f和h，（C）是PTP-OMMT。 （A），（B）和（C）的比较表明，由于MMT层的微观环境从亲水性变为疏水性，a处的峰强度在改性后变弱。并且由于嵌入剂与MMT之间的强相互作用力，（B）中i处的峰强度增强。但是，（C）中i处的峰的XRD强度由于TP的插层在一定程度上损害Si-O-Si的结构而减弱。

PANI-（PTP-OMMT）和PPY-（PTP-OMMT）的FTIR光谱如图6所示。 PY和ANI中C=C的伸缩振动峰分别为l（1,539cm2）和m（1,486cm21），n（1,458cm221）和o / p（1,300cm21） ，1,236 cm21）是PY和ANI中CN的伸缩振动峰值。 根据图 5c知道（A），（B）和（C）都包含PTP-OMMT。 结合l和n发现（A）是PPY-（PTP-OMMT）。 （B）和（C）是从m，o和p观察的PANI-（PTP-OMMT）。 （B）和（C）的比较表明，所有复合材料基本上具有相同的FTIR光谱，表明在两种氧化系统下成功制备了PANI-（PTP-OMMT）。

2.5 TG分析

PTP，MMT，OMMT和PTP-OMMT的热重量损失如图7所示。 在100℃之前，a的热重损失为11.69％，b在100℃以下的失重仅为3.64％，但在稳定之前在360℃增加到30.49％。 这是因为100℃以下的失重主要取决于MMT层间游离水的分解，改性OMMT变为疏水性，导致与a相比较失重。 失重主要是由b中有机物从100℃分解为360℃。 360℃后主要是由a和b的不稳定结构的分解引起的。 c和d的比较表明，在200℃之前，失重没有很大的差异，但是c从200℃到500℃比d更快地损失热重量，达到80％，主要是由聚合物的分解引起的。 该图显示它们的热稳定性依次为：MMTgt; OMMTgt; PTP -OMMTgt; PTP。

PANI-（PTP-OMMT）和PPY-（PTP-OMMT）的热重量损失如图8所示。根据e和f发现，失重程度没有很大的差异，但在Fe3 -H2O2体系下具有更明显的平台。这种差异是由于在APS氧化系统下，PANI和PPY对PTP-OMMT表面的粘附性较差，温度升高时持续分解。 g，e和f的比较表明，PANI-（PTP-OMMT）的热稳定性比PPY-（PTP-OMMT）差。

PTP-OMMT，PANI-（PTP-OMMT）和PPY-（PTP-OMMT）的DTA如图9所示。 PTP-OMMT在450℃快速失重（图9a），与图7c相对应。图9b-d显示PANI-（PTP-OMMT）和PPY-（PTP-OMMT）的重量主要集中于350℃至500℃。

一方面，PANI和PPY修饰PTP-OMMT的包层结构使其难以与PTP-OMMT结合。另一方面，有机物易于从350℃分解成500℃，改性产物含有更多的有机物质。这一发现也适用于改性产品的热稳定性低于图8中未修饰的。

2.6 SEM分析

PTP，PTP-OMMT，PANI-（PTP-OMMT）和

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