基本信息
- 項目名稱：
- 固體廢棄物微硅粉合成導電復合材料的應用研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 該作品涉及的主要原料之一的微硅粉是固體廢棄物，利用其特殊的理化性能，在其顆粒表面包覆導電高分子聚吡咯，合成了具有良好導電網(wǎng)絡搭接結構聚吡咯/微硅粉導電復合材料，這為固體廢棄物資源化及導電復合材料研究領域中提供了有意義的研究實例，此研究思路尚未見報道，具有一定的實際應用價值和現(xiàn)實意義。
- 詳細介紹：
- 導電聚合物是20世紀70年代發(fā)展起來的一個新的研究領域，因其獨特的性能而廣泛應用在電化學、電極材料、光學、生物技術以及導電材料等方面。在眾多導電聚合物中，聚吡咯由于具有典型的剛性共軛大π鍵結構而表現(xiàn)出良好的導電性、環(huán)境穩(wěn)定性、光電性和熱電性等性能，被廣泛應用。但是，由于聚吡咯不溶不熔、加工性能較差，限制了其在實際中的廣泛應用。因此，將無機粒子加入到導電聚吡咯中制備復合材料，一方面解決了導電聚吡咯的加工及成型性問題，另一方面可將高分子自身的導電性與納米顆粒的功能性聚于一體，提高導電聚吡咯的電導率，同時熱穩(wěn)定性和機械延展性也得到提高，而且還可獲得其它的功能特性。 微硅粉屬于納米—微米級無機非金屬材料，由于具有優(yōu)良的理化性能，可以廣泛用于建筑、化工、冶金等行業(yè)。在國外，對微硅粉的應用研究比較系統(tǒng)，從回收、存貯、運輸、使用到機理研究，均作了大量的工作，而我國開始利用微硅粉的時間較晚，由于在微硅粉的提純、加密以及綜合利用方面開發(fā)力度不夠，在一定程度上影響了微硅粉回收的經(jīng)濟效益。 本作品提出利用微硅粉的表面活性，采用化學氧化聚合法合成聚吡咯/微硅粉導電復合材料，在非結晶相無定形圓球狀微硅粉顆粒表面包覆導電高分子聚吡咯，并形成良好的導電網(wǎng)絡搭接結構，使得到的聚吡咯/微硅粉導電復合材料具有良好的導電性、熱穩(wěn)定性。這將為導電復合材料研究領域中提供有意義的研究實例，此研究思路尚未見報道，具有一定的學術價值和科學意義。 微硅粉應用研究項目符合國家產(chǎn)業(yè)化政策，屬國家大力扶持發(fā)展的廢物資源化項目，可利用本地充分的資源優(yōu)勢，增值創(chuàng)收，國內(nèi)國際兩大市場前景廣闊，具有很大的經(jīng)濟效益和廣泛的社會效益。據(jù)統(tǒng)計，僅甘肅嘉峪關地區(qū)每年硅鐵生產(chǎn)近二十多萬噸，微硅粉排放近7萬噸之多，本項目的實施將會減少其向環(huán)境的煙塵排放。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本作品采用化學氧化聚合法合成聚吡咯/微硅粉導電復合材料，研究了其導電性能，并對其內(nèi)部結構結進行測試分析與表征。結果表明，在非結晶相無定形圓球狀微硅粉顆粒表面包覆了導電高分子聚咯，并且形成網(wǎng)絡搭接結構，因此，聚吡咯/微硅粉導電復合材料具有良好的導電性。
科學性、先進性及獨特之處
- 本作品的科學性：利用固體廢棄物微硅粉良好的表面活性與導電聚合物采用原位聚合的方法，形成具有核殼式結構的聚吡咯/微硅粉導電復合材料。 本作品的先進性：利用固體廢棄物的微硅粉的表面活性與聚吡咯的原位聚合有機的結合起來，形成良好導電網(wǎng)絡搭接結構的導電復合材料。合成的復合材料具有一定的導電性，制備方法簡單。 本作品的獨特之處：研究成果將為微硅粉的高值化研究開拓一條途徑。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 微硅粉是固體廢棄物，屬于納米—微米級無機非金屬材料，具有優(yōu)良的理化性能。國外對微硅粉的應用研究比較系統(tǒng)，我國開始利用微硅粉的時間較晚。本作品利用微硅粉的表面活性采用化學氧化聚合法合成聚吡咯/微硅粉導電復合材料，在微硅粉顆粒表面包覆導電高分子聚吡咯并形成導電網(wǎng)絡搭接結構，得到的聚吡咯/微硅粉導電復合材料具有良好的導電性、熱穩(wěn)定性。此研究思路尚未見報道，具有一定的實際應用價值和現(xiàn)實意義。
學術論文摘要
- 以FeCl3?6H2O為氧化劑，氨基磺酸為摻雜劑，通過化學氧化聚合法，制備出聚吡咯/微硅粉(Micro-silica )導電復合材料（PPy/SiO2），并采用IR、XRD、TG、TEM和SEM等表征方法對所得的復合材料進行了表征。研究結果表明，在n(Py)︰n(FeCl3?6H2O)︰n(SA)=1︰1︰0.5的條件下，隨著微硅粉質(zhì)量的增加，復合材料的電導率呈規(guī)律性變化，當微硅粉的用量為10%時，電導率達到最大值2.9 S?cm-1。由SEM和TEM圖可知，在非結晶相無定形圓球狀微硅粉顆粒表面包覆了導電高分子聚吡咯，并且形成網(wǎng)絡搭接結構，因此，使得到的聚吡咯/微硅粉導電復合材料具有良好的導電性。
獲獎情況
- 尚未發(fā)表
鑒定結果
- 尚未發(fā)表
參考文獻
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同類課題研究水平概述
- 目前，國內(nèi)外大量研究表明，導電聚合物廣泛應用在電化學、電極材料、光學、生物技術以及導電材料等方面。其中，聚吡咯由于具有典型的剛性共軛大π鍵結構而表現(xiàn)出良好的導電性、環(huán)境穩(wěn)定性、光電性、熱電性、并且具有電導率可調(diào)、易于制備和摻雜、可以方便的沉積在各種基片上、可與其它功能材料共聚和復合、可在常溫或低溫下使用等優(yōu)點，但由于聚吡咯不溶不熔、加工性能較差，限制了其在實際中的廣泛應用。因此，將無機粒子加入到導電聚吡咯中制備復合材料，一方面解決了導電聚吡咯的加工及成型性問題，另一方面可將高分子自身的導電性與納米顆粒的功能性聚于一體，提高導電聚吡咯的電導率，同時熱穩(wěn)定性和機械延展性也得到提高，而且還可獲得其它的功能特性。 微硅粉是在炭熱還原電爐內(nèi)生產(chǎn)硅鐵和金屬硅時，產(chǎn)生大量揮發(fā)性很強的SiO2和Si氣體與空氣迅速氧化并冷凝而成的固體廢棄物，由于微硅粉含有SiO2及一些雜質(zhì)致使微硅粉顏色較深，大大限制了它的應用。 本文基于微硅粉良好的表面特性及球形特點，研究其與導電聚合物形成的復合材料，得到具有良好導電性的聚吡咯/微硅粉導電復合材料，這將為微硅粉的高值化研究開拓一條途徑，此類研究鮮見報道。
