摘要
有机-无机纳米复合材料因其兼具有机聚合物和无机材料的优良特性，并且可以在力学、光学、电学和磁学等方面赋予材料许多优异的特性，已成为当今高分子化学、物理化学、有机化学和材料科学等多学科交叉的前沿领域。聚苯胺/聚吡咯由于合成容易、化学性能稳定及导电率可调等特点，引起了人们广泛的研究兴趣，导电聚合物纳米复合材料成为有机-无机纳米复合材料领域的研究热点之一。近年来，具有磁行为导电聚合物和含有导电聚合物的磁性纳米微粒的合成己引起了人们极大的关注。 本文在盐酸水溶液中以盐酸为掺杂剂，过硫酸铵为氧化剂，通过原位溶液聚合反应制备了不同聚苯胺含量的、具有导电和导磁性质的聚苯胺-锂镍镧铁氧体纳米复合物。在CTAB/环己烷/正戊醇/水(W/O)反相微乳液体系中以过硫酸铵为氧化剂，盐酸为掺杂剂，合成了不同聚苯胺/聚吡咯含量的、具有导电和导磁性质的聚苯胺/聚吡咯-锌铜铬镧铁氧体纳米复合物。 利用红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和X-射线衍射(XRD)表征样品的结构；用原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)观测样品的粒径和微观形貌；用热分析仪(TGA)测试样品的热稳定性能。XRD分析揭示了纳米复合物是由导电聚合物和铁氧体纳米粒子组成的复合体系，铁氧体的引入对导电聚合物的结晶度有一定的影响；AFM、TEM和SEM表明复合物中铁氧体纳米粒子被聚合物所包覆，对苯胺/吡咯的聚合起到了核的作用；TGA表明铁氧体纳米粒子的引入提高了聚苯胺/聚吡咯-铁氧体纳米复合物的热稳定性能；光谱分析证实了聚苯胺/聚吡咯-铁氧体纳米复合物的生成，揭示了聚合物分子链与铁氧体纳米粒子之间存在一定的键合作用，并初步探讨了聚苯胺/聚吡咯-铁氧体纳米复合物中铁氧体与聚合物分子链之间可能的键合作用。 分别用四探针电导率仪和振动样品磁强计(VSM)测定了聚苯胺/聚吡咯-铁氧体纳米复合物的室温电导率和外加磁场为1T时的室温磁化曲线。结果表明：铁氧体纳米粒子的引入影响了导电聚合物的结晶性能和掺杂程度，导致了聚合物分子链的连续性、整规性以及共轭程度降低，复合物的电导率随着聚合物含量的减小而逐渐降低；由于非磁性的导电聚合物的贡献，聚苯胺/聚吡咯-铁氧体纳米复合物在外加磁场下的磁化强度明显低于纯铁氧体，且随着聚合物含量的增大而减小；在聚合过程中，聚合物分子链吸附在铁氧体粒子的表面和晶粒边界上，对铁氧体粒子产生的包覆作用减小了铁氧体粒子的表面各向异性能，导致了复合物矫顽力减小。 此外，还用阻抗/材料分析仪测定了聚苯胺-锌铜铬镧铁氧体纳米复合物在1MHz～1GHz范围内的微波电磁参数(复磁导率和复介电常数)。结果表明：复合物磁导率实部(μ')和虚部(μ")的减小主要跟铁氧体的体积分数有关，通过自旋转动机制解释了聚苯胺含量对复合物微波电磁参数的影响。在纳米复合物中存在多种的极化机制(如取向极化机制、界面极化机制等)，介电常数实部(ε')和虚部(ε")随着频率的降低而增大表明纳米复合物在低频段具有较强的界面极化；同时聚苯胺含量的减少，影响了聚苯胺分子的导电网络，改变了聚苯胺与铁氧体之间的界面作用，从而减弱了聚苯胺在电场作用下的极化程度，聚苯胺中的极化子的转向极化和两相间的界面极化作用减弱，导致ε'和ε"随聚苯胺含量的减少而降低。
NETL