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基本信息

项目名称:
离子交换植入原位制备聚酰亚胺/氧化锡纳米复合薄膜及其亚微结构与性能研究
小类:
能源化工
简介:
首次通过直接离子交换植入法成功制备了氧化锡纳米粒子在基体聚酰亚胺表面分散均匀的聚酰亚胺/氧化锡纳米复合薄膜。依据不同应用需求,该制备技术方法可以推广应用到聚酰亚胺基其它金属氧化物纳米复合薄膜的制备,目前已经探索制备出了PI/Fe2O3,PI/Cu/CuO, PI/NiO,PI/ZnO等一系列纳米复合薄膜。
详细介绍:
以原位直接离子植入的方式制备聚酰亚胺/氧化锡纳米复合薄膜,以求制备出氧化锡纳米粒子在PI薄膜表层均匀分布、力学性能优异和半导体性能均优异的聚酰亚胺/氧化锡纳米粒子复合薄膜。其制备工艺如下:首先合成聚酰胺酸,随后将其与金属锡离子的乙醇溶液进行离子交换,形成金属离子掺杂的聚酰胺酸层,然后在氧气存在的情况下进行热固化。在热固化的过程中聚酰胺酸发生环化反应生成聚酰亚胺,同时锡离子在热和氧的作用下自动分解、迁移聚集形成锡氧化物粒子,从而得到聚酰亚胺/磁性纳米粒子复合薄膜。显然,该技术可以推广应用到聚酰亚胺基其它金属氧化物纳米复合薄膜的制备方面,具有制备推广的普适性。

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  • 离子交换植入原位制备聚酰亚胺/氧化锡纳米复合薄膜及其亚微结构与性能研究

作品专业信息

撰写目的和基本思路

通过撰写该文阐述了用直接离子植入法制备聚酰亚胺/氧化锡纳米复合薄膜的方法及表征手段,对其的应用进行了探究。该方法可以还可以推广到聚酰亚胺/其它金属氧化物纳米复合薄膜的制备,目前已经探索制备出了PI/Fe2O3,PI/Cu/CuO, PI/NiO,PI/ZnO等一系列纳米复合薄膜。

科学性、先进性及独特之处

首次采用直接离子交换植入锡离子的方法制备了PI/SnO2纳米复合薄膜,通过优选离子交换植入的条件、热处理的调节实现了SnO2纳米粒子在PI薄膜表层呈均匀分布的纳米复合薄膜。实验所制备的PI/SnO2纳米复合薄膜在保持了聚酰亚胺优异的力学性能和耐高温性能的基础上,还具有了SnO2纳米薄膜的功能性特点。此外,根据应用要求的不同,该技术可以推广应用到聚酰亚胺基其它金属氧化物纳米复合薄膜的制备。

应用价值和现实意义

聚酰亚胺/氧化锡纳米复合薄膜在太阳能电池、UV激光器、发光二极管、微电子设备、气敏传感和可燃气体检测等方面具有广泛的应用。此外,依据不同应用需求,该制备技术方法可以推广应用到聚酰亚胺基其它金属氧化物纳米复合薄膜的制备。

学术论文摘要

以均苯四甲酸二酐和4,4'-二胺基二苯醚为原料合成聚酰胺酸,并流延成膜,以氯化亚锡为氧化锡的前驱体,通过直接离子交换使Sn2+载入到聚酰胺酸薄膜表面,随后的热处理使聚酰胺酸脱水环化生成聚酰亚胺,同时Sn2+氧化生成氧化锡。运用ATR-FTIR研究了热处理前后基体化学结构的变化;运用XRD研究了薄膜表面氧化锡的晶型。运用ICP,SEM和TEM研究了离子交换时间对复合薄膜微观形貌的影响。实验中所制备的PI/SnO2纳米复合薄膜保持了纯聚酰亚胺的力学和热稳定性能,并且表面氧化锡层和基体之间具有良好的粘接性能。该纳米复合薄膜在保持了聚酰亚胺优异的力学性能和耐高温性能的基础上,还具有了SnO2纳米薄膜的功能性特点,使其在光电,催化,气敏传感等领域具有广泛的应用前景。该制备技术具有实验操作简单、周期短、和低成本等优点。此外,该技术可以推广应用到聚酰亚胺基其它金属氧化物纳米复合薄膜的制备,具有较高的学术价值。

获奖情况

鉴定结果

参考文献

Shengli Qi,Zhanpeng Wu, Dezhen Wu. J. Phys. Chem. B, 2008, 112 (18). Shengli Qi, Dezhen Wu, Macromolecular rapid communications, 27, 372–376 Shengli Qi, Zhanpeng Wu, Dezhen Wu. Polymer.2009, 50, 845–854 Naoto Shirahata , Atsushi Hozumi. Chem. Mater. 2005, 17, 20-27 Jun Zhang, Shurong Wang,Shihua Wu. J. Phys. Chem. C 2009, 113,1662–1665 Mauro Epifani, Jordi Arbiol.crystalgrowth&design.2008,8, 1774-1778 X. Du,Y. Du, S. M. George. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 9211–9219 Yong Wang,Jim Yang Lee, Hua Chun Zeng. Chem. Mater. 2005, 17, 3899-3903 Gang Xu, Ya-Wen Zhang, Xiao Sun. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 3269-3278 Sang Hyun Park, Young Chan Son, William S. Willis. Chem. Mater. 1998, 10, 2389-2398 Qin Kuang, Chang-Shi Lao, Zhong Lin Wang. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 11539–11544

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