班級：碩化材一甲學號： M9940106 學生姓名：謝坤翰報告日期： 2010/12/22

Preparation and characterization of conducting polyaniline/silica nanosheet composites Peng Liu * State Key Laboratory of Applied Organic Chemistry, Institute of Polymer Science and Engineering, College of Chemistry and Chemical Engineering, Lanzhou University,Lanzhou 730000, PR China 班級：碩化材一甲學號：M9940106 學生姓名：謝坤翰報告日期：2010/12/22

INTRODUCTION • PANI是一種相當重要的導電性高分子，因為它具 • 有高的導電率、容易製備、容易生產、環境穩定性佳、 • 以及低廉的成本等特性。 • 近幾年，PANI在各種高科技應用方面備受矚目，例如： • 電化學顯示器、傳感器、催化劑、氧化還原電容器、 • 電磁屏障以及二次電池等。 • 過去幾年，PANI被證實能夠與奈米片、奈米棒、奈 • 米管等無機奈米金屬材料交互影響形成複合材料， • 進而增加效能。其中奈米片狀的粒子厚度是唯一具備 • 一維奈米級的奈米粒子。 2

INTRODUCTION • 本研究是以蛭石利用酸浸泡法得到二氧化矽奈米片 • (SNS)，再以SNS與PANI反應形成PANI/SNS奈米複 • 合材料，並將產物進行FT-IR、SEM、XRD、TGA及 • 導電率分析。 3

藥品 • Vermiculite(蛭石) • HCl(鹽酸) • Aniline(苯胺) • APS(過硫酸銨) 1. 酸浸泡法 2. 質子酸 4

EXPERIMENT Vermiculite 25g HCl 2M 800mL Separated Washed SNS 5

EXPERIMENT Aniline 9.313 APS 100ml,0.10mol HCl 10ml SNS 保持0℃ 攪拌30min 持續攪拌4h 60min,滴入100ml water 200ml Dried at 40℃, 24h Filtered Washed PANI/SNS 6

INSTRUMENTATION • FT-IR • SEM • XRD • TGA • Four-Point Probe Meter 7

RESULTS AND DISCUSSION (a) (c) (b) Fig. 1. SEM images.(a) pristine vermiculite, (b) silica nanosheets, (c) PANI. Fig. 2. TEM images of the silica nanosheets. SNS的型態呈現有規則的層狀結構 8

RESULTS AND DISCUSSION Table 1 Preparation conditions of the PANI/SNS composites. 9

RESULTS AND DISCUSSION (d) (e) 當SNS的比例提升到4%時，會有一些沒有被包覆住的SNS出現。 (f) (g) 當PANI包含SNS比例為1~3%的時候，它的型態跟純的PANI相似，這是因為PANI有將SNS覆蓋包覆。 Fig. 1. SEM images.(d) PANI/SNS 1, (e) PANI/SNS 2, (f) PANI/SNS 3, (g) PANI/SNS4. 10

RESULTS AND DISCUSSION 3425cm-1為N-H的特性吸收峰 2900cm-1左右為CH2級CH3特性吸收峰 1250cm-1為二級芳香胺的C-N特性吸收峰 1460cm-1和1600cm-1為苯環和醌環的C=C特性吸收峰 1100cm-1為SNS中的Si-O特性吸收峰可以進一步確定利用原位化學聚合法成功製備PANI/SNS Fig. 3. FT-IR spectrum of the PANI/SNS 4. 11

RESULTS AND DISCUSSION 加入SNS後，XRD圖沒有SNSpeaks的出現，這是因為添加的SNS是非結晶性。在21°跟26°有為PANI的X-Ray繞射峰 Fig. 4. XRD patterns of PANI and PANI/SNS composites. 12

RESULTS AND DISCUSSION Table 1 Preparation conditions of the PANI/SNS composites. PANI/SNS的電導率隨著SNS重量比的增加而從1.16Ω-1cm-1增加到16.67 Ω-1cm-1 13

RESULTS AND DISCUSSION 這是因為SNS添加的量越高，所能吸附的水氣也相對提高。在100℃左右的weight loss隨著SNS添加量的增加而增加。 Fig. 5. TGA curves. 14

CONCLUSION • 本實驗成功利用蛭石以酸浸泡法得到SNS，並將SNS • 與PANI利用原位化學氧化聚合製備PANI/SNS奈米複 • 合材料，且摻雜SNS並不會破壞PANI的結構。 • PANI/SNS複合材料之電導率較純的PANI還要高，且 • 增加SNS單體的質量比會增加電導率，這是因為吸濕 • 度提高所造成。 • 此方法所製備出之PANI/SNS奈米複合材料可以利用於 • 測量溼度之感測器。 15

謝謝聆聽

Vermiculite(蛭石) 蛭石是一種天然、無毒的礦物質，在高溫作用下會膨脹的礦物。它是一種比較少見的礦物，屬於矽酸鹽。其成分含二氧化矽(SiO2)42.2%，三氧化二鋁(Al2O3)19%，三氧化二鐵(Fe2O3)14%，氧化鈣(CaO)2.08%、氧化鎂(MgO)12.75%、氧化鉀(K2O)3.38%，其化學結構為(Mg0,5,Ca0,5,Na,K)0,7(Mg,Fe,Al)3[(OH)2|(Al,Si)2Si2O10] · 4H2O(在化學結構中括號中的化學元素可以互相取代，但是與括號外的元素的比例是恆定的)，其晶體結構為單斜晶系，從外形上它看上去像雲母。蛭石是一定的花崗岩水合時產生的。它一般與石棉同時產生。

班級：碩化材一甲學號： M9940106 學生姓名：謝坤翰報告日期： 2010/12/22