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实验五 聚苯胺的制备 目的要求 掌握化学法制备聚苯胺的方法，加深对聚苯胺的合成原理及相关知识的认识； 了解自由基聚合的几种方法，学习实验数据的处理和计算方法； 要求学生理解实验基本原理并掌握各种实验原料的性质及用途，能够设计实验方案。 实验原理[1] 苯胺聚合可以通过化学氧化进行, 也可以通过电化学氧化进行。得到的聚合产物聚苯胺由还原单元和氧化单元构成，其结构为： 含有“苯-苯”连续的还原形式和含有“苯-醌”交替的氧化形式，其中y值表征PANI的氧化还原程度、不同的结构、组分和颜色及导电率y= 1变到y = 0。。当y=1是完全还原的全苯式结构，对应着“Leumemeraldine”；y=0是“苯-醌”交替结构，对应着“Prenigraniline”，以上两者均为绝缘体。而y=0.5为苯醌比为3∶1的半氧化半还原结构，对应着“Emeraldine”，即本征态。( y= 1)和全氧化态( y= 0)聚苯胺都是绝缘体；当y= 0. 5时，聚苯胺以半氧化半还原态(本征态)形式存在，经质子酸掺杂后，可以由绝缘体向导体转变。在酸性水溶液中， y= 0、0. 5和1的3种典型聚苯胺氧化还原状态可以在电场作用下相互转化，因而聚苯胺的循环伏安曲线上有两对典型的氧化还原峰。 仪器和药品 100ml烧杯，30mL带盖称量瓶，移液枪，天平。 三氯化铁，苯胺，盐酸。 实验步骤 ( 1) 反应物配比为三氯化铁∶苯胺=4∶1，反应条件为：苯胺浓度0.2mol·L，盐酸浓度0.5 mol·L。 （2）首先将三氯化铁（5.41 g）用20ml水溶解，边搅拌边缓慢滴加到装有30ml苯胺( 0.2mo l/ L, 0.93g 或者0.913ml )和盐酸( 1. 0mo l/ L, 37%HCl 4 ml )溶液的烧杯中，磁力搅拌。反应2h后, 停止搅拌。抽滤, 用稀盐酸水洗涤滤饼多次，以除去未反应的有机物和低聚物, 得到掺杂态聚苯胺。 ( 3) 取少量掺杂态聚苯胺, 于稀释后的氨水（约1mol/L）中进行反掺杂, 等到盐酸变成蓝色后，抽滤得到本征态聚苯胺。 ( 4) 上述两种聚苯胺少许，配成稀水溶液，然后测试其紫外可见吸收光谱。 思考题 提出以下问题供学生参考: ( 1) 试提出苯胺聚合的可能机理。 ( 2) 决定聚苯胺导电性的因素。 参考文献 潘祖仁编，高分子化学，化学工业出版社，1986 MacDiarmid A. G. Angew. Chem. Int. Ed., 2001, 40: 2581 实验六 均匀沉淀法制备纳米氧化锌 实验目的 掌握均匀化学法制备纳米氧化锌的方法； 了解纳米无机物的几种软化学制备方法； 要求学生理解实验基本原理并和纳米氧化锌的用途 实验原理 氧化锌通常为六角纤锌矿型晶体结构，是一种新型的宽禁带半导体材料，室温禁带宽度为3.3 eV，由于量子尺寸效应，当颗粒为10nm时, 其禁带宽度增加到大于4.5 eV, 此时能较好的吸收250 一320nm的紫外线。另外，纳米氧化锌还具有非迁移性、荧光性、压电性、高效的催化性，可广泛用于光电器件、表面声波器件、场发射材料、传感器、紫外激光器及太阳能电池等。由于结构与材料的性能和应用相关，ZnO纳米材料尺寸及结构形貌控制一直是该材料研究领域的热点。目前,制备ZnO纳米材料的方法很多,如气相生长法、、电沉积法、热蒸发法、溶胶一凝胶法、金属氧化物气相外延法等。本实验以六水硝酸锌为锌源，氢氧化钠为碱源、甲醇溶液作为溶剂, 采用均匀沉淀法合成纯相六角纤锌矿结构纳米氧化锌。 实验步骤 取0.58 g硝酸锌溶于甲醇中, 形成20ml硝酸锌甲醇溶液。 在盛有50ml甲醇的100ml烧杯中加入4g 氢氧化钠，形成氢氧化钠甲醇溶液。 将氢氧化钠甲醇溶液的烧杯放在电磁搅拌器上搅拌，同时将硝酸锌甲醇溶液滴加到氢氧化钠甲醇溶液中，搅拌。 半个小时后，取出搅拌磁子，将溶液置于通风橱中,静置约1h，将制得沉淀物抽滤、去离子水洗净，留取部分测试其紫外可见吸收光谱，剩余干燥即可得到纳米氧化锌。 将过滤出的纳米氧化锌配置成稀溶液，测试其紫外可见吸收光谱。 。 注意事项 如果出现溶解性差的现象，可以加少许乙醇于甲醇中。 思考题 在紫外可见吸收光谱中如何用外推法计算半导体的禁带宽度？ 参考文献 汪信，郝青丽，张莉莉. 软化学方法导论. 北京：科学出版社，2007.3. Wang, X.; Zhuang, J.; Peng, Q.; Li, YD Nature 2005, 437, 121?124. 曾宪华，史运泽, 樊慧庆. 红外与激光工程, 2006,35:165-167. 实验七 双马来酰胺酸的合成 一、实验目的 掌握双马来酰胺酸的合成方法。 二、实验原理 三、药品 4