PPy／ZnO复合材料的电化学制备与性能研究.pdfVIP

成祥 等 ：PPy／ZnO复合材料 的电化学制备与性能研究 PPy／ZnO复合材料的电化学制备与性能研究 张成祥，赵志伟 ，陈永强 (东南大学 电子科学与工程学院，江苏 南京 210096) 摘 要 ： 以草酸和十二烷基苯磺酸为电解质，利用电 用u 。通过掺杂有机或无机化合物，使导电聚吡咯 化学方法，基于不同的基底 (如镍片、不锈钢网和碳布) 的电子和光学性能得到改变 ，从而得到性能优 良的复 制备 了聚吡咯 ／氧化锌 (PPy／ZnO)纳米复合材料，并对 合材料 。 其进行 了表征和性能分析。结果表明基于镍片的复合 ZnO是一种重要 的直接带隙 Ⅱ一Ⅵ族氧化物半导 材料 中，聚吡咯呈典型 的菜花状结构 ，ZnO颗粒夹杂 体 ，室温下带隙宽度为 3．37eV，具有优异 的光电特性。 在聚吡咯颗粒 中；而基于不锈钢 网和碳布的复合材料 纳米 ZnO是一种新型多功能无机材料 ，物理化学性质 中，聚吡咯呈不均 匀的片状 结构 ，ZnO颗粒夹杂在 聚 稳定 ，氧化活性高且廉价易得，是 目前很多领域的研究 吡咯薄片之间，这可能与衬底的网状结构有关。研究 热点，纳米 ZnO具有表面效应、体积效应、量子尺寸效 还发现基于碳布的PPy／ZnO复合材料 具有较好 的电 应和宏观隧道效应等，在催化 、光学、磁性和力学等方 荷容纳能力，而基于镍 片和不锈钢 网的PPy／ZnO复合 面展现出许多特异功能，在化工、电子、光学、生物等很 材料的氧化还原可逆性都较差 ，电化学交换反应 比较 多领域具有重要的作用，这些使其成为重要的研究对 困难 ，而且容纳 电荷的能力也较弱。 象并得到广泛的应用_】 。 关键词 ： 聚吡咯；纳米 ZnO；电化学 聚吡咯和 ZnO的诸多优异性能及其广泛应用，使 中图分类号 ： TN27 文献标识码 ：A PPy／ZnO纳米复合材料在 电子学、生物学、光学等领 文章编号 ：1001—9731(2012)增刊 II一0257—05 域具有巨大的潜在应用 。目前已有多个研究小组制备 了PPy／ZnO纳米复合材料 ，并研究在生物传感器、太 1 引 言 阳能电池 电极、抗腐蚀等方面的应用 。J．Aditee 随着社会的发展 ，人们对材料性能的要求越来越 等_2采用化学氧化方法制备了ZnO纳米线修饰聚吡 苛刻，且要求材料的多样化。单一的材料往往难 以满 咯薄膜的复合材料，并用该复合材料作为检测氯气的 足要求，在这种需求下，复合材料受到人们的普遍重 传感器，对复合材料进行了微观结构、光学等方面的分 视，并成为新材料革命 的一个重要发展方 向E1-4~。其 析 。而D．Rooma等 利用电化学方法在铂电极上聚 中，有机 ／无机复合材料将有机聚合物材料和无机材料 合得到ZnO纳米颗粒与聚吡咯复合薄膜 ，并制备了基 的各 自特点相结合取长补短，对材料的性能有极大的 于ZnO纳米颗粒与聚吡咯复合薄膜 的电流型黄嘌呤 提高 。由于无机、有机两相的分散越均匀、相接触面越 生物传感器 。U．L．Dong等口。采用电化学方法，在聚 大 以及相互作用越强 ，所形成 的复合材料越能最大限 吡咯涂层上电化学沉积得到纳米 ZnO，ZnO 以不同的 度发挥两相 的特点 ，性能更加优 良，所 以纳米尺度分散 纳米形状如纳米柱 、纳米片 以及花状结构形式附着在 的有机 ／无机复合材料受到了研究者的高度重视 。]。 聚吡咯薄膜上面，对得到 的复合物样 品则主要做 了表 以有机聚合物为载体 的无机纳米复合材料综合 了无