跳到主要內容

簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 黃俊益
Jin-Yi Huang
論文名稱: 有機導電高分子/無機金屬氧化物複合材料
指導教授: 吳春桂
Chun-Guey Wu
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學學系
Department of Chemistry
畢業學年度: 89
語文別: 中文
論文頁數: 113
中文關鍵詞: 複合材料導電高分子
相關次數: 點閱:7下載:0
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報


  • 中文摘要--------------------------------------------------------------------------Ⅰ 英文摘要--------------------------------------------------------------------------Ⅱ 目錄--------------------------------------------------------------------------------Ⅲ 圖目錄-----------------------------------------------------------------------------Ⅶ 表目錄-----------------------------------------------------------------------------XI 壹.緒論---------------------------------------------------------------------------1 1-1簡介導電高分子---------------------------------------------------------1 1-2導電高分子的應用------------------------------------------------------3 1-3嵌合反應------------------------------------------------------------------3 1-4有機無機複合材料------------------------------------------------------5 1-5 V2O5的結構與特性------------------------------------------------------6 1-6 Guest的簡介-------------------------------------------------------------7 1-7 研究動機----------------------------------------------------------------10 貳.實驗部分-------------------------------------------------------------------11 2-1藥品-----------------------------------------------------------------------11 2-2實驗步驟-----------------------------------------------------------------13 2-2-1V2O5 gel的合成----------------------------------------------------13 2-2-2水溶性聚苯胺的合成--------------------------------------------14 2-2-2-1 Poly(aniline-co-N-propanesulfonic acid acid aniline) ,(PAPSAH)的合成--------------------------------------14 2-2-2-2 Poly(N-(4-sulfophenyl)aniline),(PSA)的合成---------16 2-2-2-3 Poly (aniline-co-N-(4-sulfophenyl)aniline)Copolymers, (PAPSA)的合成---------------------------------------------17 2-2-3嵌合反應-----------------------------------------------------------18 2-2-3-1合成(PAPSA)XV2O5----------------------------------------18 2-2-3-2 (PSA)XV2O5之合成----------------------------------------18 2-2-3-3 (PAPSAH)XV2O5之合成----------------------------------18 2-2-4 使用之儀器及樣品的製備--------------------------------------18 2-2-4-1電化學測量裝置--------------------------------------------19 2-2-4-1.1電化學性質的測試-------------------------------------19 2-2-4-1.2 Optical Density 測量----------------------------------20 2-2-4-2 紅外光吸收光譜-------------------------------------------21 2-2-4-3 紫外光/可見光/近紅外光吸收光譜---------------------22 2-2-4-4 X光繞射儀--------------------------------------------------22 2-2-4-5 熱重分析儀------------------------------------------------23 2-2-4-6 掃瞄式電子顯微鏡----------------------------------------24 2-2-4-7 化學分析電子分光儀------------------------------------24 2-2-4-8 二次離子質譜儀------------------------------------------25 2-2-4-9 電子自旋光譜儀------------------------------------------25 參. 結果與討論--------------------------------------------------------------27 3-1水溶性聚苯胺的合成--------------------------------------------------27 3-1-1 Poly(aniline-co-N-propanesulfonic acid aniline) , (PAPSAH)-----------------------------------------------------------27 3-1-2 Poly(aniline-co-N-(4-sulfophenyl)aniline)Copolymers , (PAPSA)的合成----------------------------------------------------28 3-1-3 Poly(N-(4-sulfophenyl)aniline) , (PSA)的合成----------------32 3-2 V2O5嵌合反應------------------------------------------------------------32 3-2-1 嵌合PAPSA--------------------------------------------------------32 3-2-1.1 可溶性(PAPSA)XV2O5複合物-------------------------------37 3-2-1.1.1 可溶性(PAPSA)XV2O5複合物的IR、UV/Vis/NIR光譜 ------------------------------------------------------------------37 3-2-1.1.2 可溶性(PAPSA)XV2O5複合物的TGA分析-------------40 3-2-1.1.3 可溶性(PAPSA)XV2O5複合物的X光繞射分析--------40 3-2-1.1.4 可溶性(PAPSA)XV2O5複合物的ESR分析-------------42 3-2-1.1.5 可溶性(PAPSA)XV2O5複合物的SEM、SIMS分析---43 3-2-1.1.6 可溶性(PAPSA)XV2O5複合物的導電度測量-----------44 3-2-1.1.7可溶性(PAPSA)XV2O5複合物之電化學性質------------45 3-2-2.1.8 可溶性(PAPSA)XV2O5複合物的Optical Density測量 ------------------------------------------------------------------48 3-2-1.2 不溶性(PAPSA)XV2O5複合物-------------------------------50 3-2-1.2.1 不溶性(PAPSA)XV2O5複合物的TGA、X光繞射分析 -----------------------------------------------------------------51 3-2-1.2.2 不溶性(PAPSA)XV2O5複合物IR光譜分析-------------52 3-2-1.2.3 不溶性(PAPSA)XV2O5複合物的ESR分析-------------53 3-2-1.2.4 不溶性(PAPSA)XV2O5複合物的變溫導電度-----------54 3-2-1.2.5 不溶性(PAPSA)XV2O5複合物電化學性質--------------54 3-2-1.3 可溶性(PAPSA)XV2O5複合物的電化學穩定性----------55 3-2-1.4 可溶性和不溶性(PAPSA)XV2O5複合物的綜合比較----57 3-2-2 嵌合PSA、PAPSAH-------------------------------------------------58 3-2-2-1 PSAXV2O5和PAPSAHXV2O5複合物的X-ray、IR光譜-58 3-2-2-2 PSAXV2O5複合物的ΔOD值--------------------------------60 3-2-2-3 PAPSAHXV2O5複合物的ΔOD值--------------------------61 肆. 結論-------------------------------------------------------------------------63 伍. 參考文獻------------------------------------------------------------------112 圖目錄 圖1-1:V2O5 xerogel 的結構--------------------------------------------------6 圖1-2:已知水溶性聚苯胺----------------------------------------------------9 圖2-1:V2O5 xerogel的合成---------------------------------------------------13 圖2-2:PAPSAH的合成-------------------------------------------------------15 圖2-3:PSA的合成-------------------------------------------------------------16 圖2-4:PAPSA的合成---------------------------------------------------------17 圖2-5:電化學裝置圖----------------------------------------------------------20 圖3-1:聚苯胺之紅外光吸收光譜(a) PAPSAH (b) EB (c) ES-----------64 圖3-2 : PAPSAH溶於NaOH溶液,然後泡入半透膜中的不同天數及 其相對之紫外光可見光光譜圖的變化---------------------------65 圖3-3 : 鍍於玻璃載體上之PAPSAH膜的ESCA大範圍掃瞄圖------66 圖3-4 : 鍍於玻璃載體上之PAPSAH膜的ESCA元素分析圖---------67 圖3-5 : PAPSA的紅外光吸收光譜------------------------------------------68 圖3-6 : PAPSA可溶和不可溶部分之ESCA元素分析圖----------------69 圖3-7 : PAPSA之TGA熱分析圖--------------------------------------------70 圖3-8 : PAPSA之紫外-可見-近紅外光光譜圖----------------------------71 圖3-9:PAPSA分子內自酸摻雜---------------------------------------------31 圖3-10 : PSA紅外光吸收光譜圖--------------------------------------------72 圖3-11 : PSA之紫外可見光近紅外光光譜圖------------------------------73 圖3-12 : PAPSA與V2O5嵌合反應--------------------------------------------74 圖3-13 : V2O5、PAPSA及 PAPSA/V2O5複合物(未經分離)之紅外光光 譜圖---------------------------------------------------------------------75 圖3-14 : V2O5、PAPSA及不同莫耳比的(PAPSA)X V2O5 複合物(未經 分離)之UV/Vis/NIR光譜圖-----------------------------------------76 圖3-15 : V2O5 、PAPSA及PAPSAXV2O5複合物之CV圖----------------77 圖3-16 : (PAPSA)XV2O5複合物置放一個月後的X-ray繞射圖變化----78 圖3-17 : V2O5、PAPSA及不同計量之可溶性 (PAPSA)XV2O5複合物之 IR圖---------------------------------------------------------------------79 圖3-18 : V2O5、PAPSA及不同計量之可溶性 (PAPSA)XV2O5複合物之 UV/Vis/IR 吸收光譜------------------------------------------------80 圖3-19 : V2O5、PAPSA及不同計量之可溶性 (PAPSA)XV2O5複合物之 TGA圖----------------------------------------------------------------81 圖3-20 : PAPSA、V2O5及可溶性PAPSAXV2O5複合物之X-ray繞射圖-82 圖3-21 : PAPSA、V2O5及可溶性PAPSAXV2O5複合物之ESR圖---------83 圖3-22 : PAPSA、V2O5及可溶性PAPSAXV2O5複合物膜之SEM圖(放大 5000倍)----------------------------------------------------------------84 圖3-23 : 可溶性(PAPSA)0.1V2O5複合物膜之二次離子質譜圖---------85 圖3-24 :可溶性(PAPSA)X V2O5 複合物膜的變溫導電度圖--------------86 圖3-25:PAPSA、V2O5及可溶性(PAPSA)XV2O5複合物膜之CV圖-----87 圖3-26:可溶性PAPSA0.29V2O5複合物在不同電解質溶液中之循環伏 安圖-----------------------------------------------------------------------88 圖3-27:V2O5膜厚的對吸收度的校正曲線----------------------------------89 圖3-28:V2O5與PAPSAX V2O5複合物在Vis/NIR的T%與ΔOD的關係 ---------------------------------------------------------------------------90 圖3-29 : V2O5(厚度:2900埃)在不同電位下的△OD值變化---------------91 圖3-30 : 不同計量之可溶性(PAPSA)XV2O5的△OD值--------------------92 圖3-31:可溶性PAPSA0.15V2O5 在不同厚度下的ΔOD值的變化-------93 圖3-32:可溶性PAPSA0.4V2O5 在不同厚度下的ΔOD值的變化--------94 圖3-33:不同計量之可溶性PAPSAxV2O5複合物在相同厚度<3000埃> 的ΔOD值--------------------------------------------------------------95 圖3-34:V2O5和可溶性(PAPSA)XV2O5複合物之厚度與最大ΔOD的關 係------------------------------------------------------------------------96 圖3-35 :不同計量之不溶性(PAPSA)XV2O5複合物之TGA圖-------------97 圖3-36 :不溶性(PAPSA)XV2O5複合物之IR圖-------------------------------98 圖3-37:V2O5、PAPSA 及不溶性PAPSAXV2O5複合物之ESR圖-------99 圖3-38 :不同計量之不溶性(PAPSA)XV2O5複合物的變溫導電圖------100 圖3-39 :不同計量之不溶性(PAPSA)XV2O5複合物之CV圖--------------101 圖3-40:可溶性PAPSA0.37V2O5複合物之CV圖及經50圈電化學掃瞄後之 SEM圖的變化--------------------------------------------------------102 圖3-41:可溶性PAPSA0.7V2O5複合物之CV圖及經50圈電化學掃瞄後之 SEM圖的變化--------------------------------------------------------103 圖3-42 :可溶性PAPSA0.25V2O5複合物電化學掃瞄後之ESCA元素分析圖 --------------------------------------------------------------------------104 圖3-43 :可溶性PAPSA0.25V2O5複合物電化學掃瞄後之ESCA元素分析圖 --------------------------------------------------------------------------105 圖3-44 :不溶性PAPSAXV2O5複合物膜之電化學前後的表面型態(放大 5000倍) ---------------------------------------------------------------106 圖3-45:V2O5及水溶性聚苯胺/ V2O5的複合材料之X-ray繞射圖-----107 圖3-46:V2O5、PSA及PSAXV2O5複合物之紅外光吸收光譜圖-------108 圖3-47:V2O5、PAPSAH及PAPSAHXV2O5複合物之紅外光吸收光譜圖 -------------------------------------------------------------------------109 圖3-48:PSA0.1V2O5複合物在Vis/NIR的穿透度與不同電位下的ΔOD 值<厚度3500>-------------------------------------------------------110 圖3-48:PAPSAH0.1V2O5複合物在Vis/NIR的穿透度與不同電位下的Δ OD值<厚度2750埃>------------------------------------------------111 表目錄 表1-1常見導電高分子的結構--------------------------------------------------2 表1-2目前已商業化的導電高分子商品和上市資料-----------------------4 表1-3有機物與無機物特性的比較--------------------------------------------5 表3-1可溶和不可溶PAPSA之IR特徵吸收峰的相對強度比------------30 表3-2 PAPSAXV2O5複合物之UV/Vis最大吸收波長及強度-------------34 表3-3 PAPSAX V2O5複合物之氧化、還原電位----------------------------35 表3-4 TGA分析所得之可溶及不可溶(PAPSA)XV2O5複合物的計量值-37 表3-5可溶性(PAPSA)XV2O5複合物IR光譜中之1170cm-1及500cm-1 訊號強度比-------------------------------------------------------------38 表3-6 PAPSAXV2O5複合物中V2O5的主要IR特徵吸收峰的位置-------39 表3-7可溶性(PAPSA)XV2O5複合物之d-spacing和Domain size的關 係--------------------------------------------------------------------------41 表3-8可溶性(PAPSA)XV2O5複合物之磁性數據--------------------------43 表3-9可溶性(PAPSA)XV2O5複合物295K時的電阻值及能障---------45 表3-10可溶性(PAPSA)XV2O5複合物膜之氧化還原峰的位置---------47 表3-11不溶性(PAPSA)XV2O5複合物之d-spacing和Domain size ----51 表3-12不溶性(PAPSA)XV2O5複合物IR強度比--------------------------52 表3-13不溶性(PAPSA)XV2O5複合物295K時的電阻值-----------------53 表3-14可溶性(PAPSA)XV2O5膜經50圈氧化-還原掃瞄後之d-spacing ---------------------------------------------------------------------------56 表3-15各種水溶性聚苯胺/V2O5複合物之d-spacing與Domain size ---------------------------------------------------------------------------59 表3-16 PSAXV2O5複合物的厚度與ΔOD值------------------------------61 表3-17 PAPSAHXV2O5複合物的厚度與ΔOD值------------------------62

    1. H. Letherby, J. Chem. Soc. 1862, 15, 16
    2. (a)簫如娟, 科儀新知, 1988, 9, 6, 65 (b)曾志正, 儲三洋, 科學月刊, 1989,第二十卷, 第一期, 44.
    3. A. F. Diaz, K. K. Kanazawa, G. P. Gardini, Chem. Commun. 1979, 635
    4. (a) A. Ohtani, M. Abe, H. Huguchi, T. Simizu, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1988, 1545. (b) J. Caia, R. B. Kaner, A. G. MacDiarmid, J. Electrochrm. Soc. 1984, 131, 2744. (c)M. S. Whittingham, Science 1976, 192, 1126.
    5. (a) T. Kobayashi, H. Yoneyama, H. Tamura, J. Electrochem. Interfacial Electrochem. 1984, 161, 419. (b) A. G. MacDiarmid, S. L. Mu, N. L. D. Somasiri, G. Wu, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1986. 121. 187
    6. Joel S. Miller, Adv. Mater. 1993, 5, 671
    7. W. C. Bigelow, D. L. Pickett, W. A. Zisman, J. Colloid Sci. 1946, I, 513-538
    8. W. A. Zisman, Adv. Chem. Ser. 1964, 43, 1-51
    9. (a) C. G. Wu, D. C. DeGroot, H. O. Marcy, J. L. Schindler, C. R. Kannewurf, T. Bakas, V. Papaefthymiou, W. Hirpo, J. P. Yesinowski, Y. J. Liu, M. G. Kanatzidis, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 9929 (b) M. G. Kanatzidis, C. G. Wu, J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 4139
    10. P. Judeinstenin, C. Sanchez, J. Mater. Chem. 1996, 6(4), 511-525
    11. (a)R. Reisfeld, Ch. K. Jorgenson, “In Chemistry, Spectroscopy and Applications of Sol-gel Glasses”, ed. R. Reisfield and C. K. Jorgenson, Springer-Verlag. Berlin, 1991, P.207; (b) Sol-gel Optics, ed. J. D. MacKenzie and D. R. Ulrich, Proc. SPIE 1990, 1328; 1992, 1758; 1994, 2288.
    12. (a) R. Reisfeld, D. Brusilovsky, M. Eyal, E. Miron, Z. Burshtein,J. Ivri, Chem. Phys. Lett. 1989, 160, 43; (b) E. J. A. Pope, A.Asam, J. D. Mackenzie, J. Mater. Res. 1989, 4, 1018.
    13. A. F. Diaz, K. K. Kanazawa, G. P. Gardini, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1979, 635
    14. J. Bullot, O. Gallais, M. Gauthier, J. Livage, Appl. Phys. Lett. 1980, 36, 986-988.
    15. (a) E. Z. Mullier, Chem. Ind. Kolloide 1991, 8, 302-207 (b) E. Z. Mullier, Chem. Ind. Kolloide 1904, 8, 1098-1104.
    16. J. Lemerle, L. Nejam, J. Lefebvre, J. Inorg. Nucl. Chem. 1980, 42, 17-20.
    17. A. J. Epstein, J. M. Ginder, R. W. Bigelow, A. G. MacDiarmid, Synth. Met. 1987, 18, 303.
    18. R. Jain, R. V. Gregory, Synth. Met. 1995, 74, 263.
    19. J. Yue, A. J. Epstein, Macromolecules 1991, 24, 4441.
    20. J. Y. Bergeron, J. W. Chavaliver, L. H. Dao, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1990, 180.
    21. P. Hany, E. M. Genies, C. Santor, Synth. Met. 1989, 31, 369.
    22. C. DeArmitt, C. P. Armes, J. Winter, F. A. Uribe, J. Gottesfeld, C. Mombourquett, Polymer 1993, 34, 158.
    23. My T. Nguyen, Paul Kasai, James L. Miller, Arthur F. Diaz, Macromolecules 1994, 27, 3625-3631.
    24. A. Ohtani, M. Abe, H. Higuchi, T. Simizu, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1988, 1545.
    25. S. A. Chen, G. W. Hwang, J. Am. Chem. Soc. 1994, 16, 7939-7940.
    26. S. A. Chen, G. W. Hwang, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117. 10055-10062.
    27. M. Leclerc, J. Guay, L. H. Dao, Macromolecules 1989, 22, 649.
    28. M. A. De Paoli, G. Casalbore-Miceli, E. M. Girotto, W. A. Gazotti, Electrochimica Acta 1999, 44, 2983-2991.
    29. S. Stafstrom, J. L. Breadas, A. J. Epstein, H. S. Woo, D. B. Tanner, W. S. Huang, A. G. MacDiarmid, Phys. Rev. Lett. 1987, 59, 1464-1467.
    30. 許水生,88年國立中央大學化學所碩士論文,結果與討論部份。
    31. W. S. Huang, B. D. Humphrey, A. G. MacDiarmid, J. Chem. Soc., Farad. Trans. 1986, 82, 2385.
    32. Lorenzo Dall’ Acqua, Marcello Baricco, Francesco Berti, Luca Lietti, Elio Giamello, J. Mater. Chem. 1998, 8(6), 1441-1446.
    33. Morin, Morita, Phy. Rev. 1954, 96, 28.
    34. A. J. Epstein, J. M. Ginder, R. W. Bigelow, A. G. MacDiarmid, Synth. Met. 1987, 18, 303.

    QR CODE
    :::