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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:謝繼興
研究生(外文):Chi-Hsing Hsieh
論文名稱:氧化石墨烯-奈米銀和導電聚噻吩複合材料之研究
論文名稱(外文):Studies on Graphene Oxide-Ag and Conductive Polythiophene Nano-Composites
指導教授:張淑美張淑美引用關係
口試委員:蘇昭瑾謝耀南
口試日期:2012-06-26
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:有機高分子研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:石墨烯聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸奈米銀
外文關鍵詞:graphenepoly(3-4ethylenedioxythiophene) - polystyrene sulfonic acidnano Ag
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本研究目標為製備石墨烯-奈米銀/聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸複合材料薄膜,使用氧化石墨烯吸引奈米銀前後和合成聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸進行混摻,探討對於複合材料薄膜的石墨烯分散以及導電度造成的影響。
聚噻吩衍生物使用自行合成二氧乙基噻吩單體(EDOT)與聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)聚合之製備。
石墨烯進行兩部分表面改質,第一部分是利用Hummers method製備氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO);第二部分是以奈米銀離子吸引氧化石墨烯再藉由化學還原的機制使奈米銀離子還原奈米銀和石墨烯。
使用氧化石墨烯吸引奈米銀前後和合成聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸進行混摻,探討對於複合材料薄膜的石墨烯分散度以及片電阻造成的影響。藉由核磁共振光譜(NMR)、傅立葉轉換紅外光譜儀(FT-IR)、熱重量分析儀(TGA)、紫外光/可見光光譜儀(UV-vis)、X-光粉末繞射儀(XRD)、拉曼光譜儀(Raman)、X-光光電子能譜儀(XPS)、原子力顯微鏡(AFM)、掃描式電子顯微鏡(SEM)、穿透式電子顯微鏡(TEM)、四點探針(Milliohmmeter)鑑定樣品之特性。


The aim of this study is to prepare graphene oxide-Ag /conductive poly (3-4ethylenedioxythiophene) nano-composites. We blend graphene oxide before and after the surface attractive of nano Ag and poly(3-4ethylenedioxythiophene) - polystyrene sulfonic acid that synthesized. The dispersion of graphene in composites and conductivity were tested and discussed.
The polythiophene derivatives we synthesized are monomer 3-4ethylenedioxythiophene、poly(3-4ethylenedioxythiophene) -polystyrene sulfonic acid (PEDOT:PSS) polymer.
There are two parts about the surface modification of graphene, the first part of the Hummers method oxidized graphene (GO) ; second part of the nano Ag ion attract mechanism by chemical reduction of graphene oxide to make nano Ag ions to restore nano Ag and graphene.
We blend graphene oxide before and after the surface attractive of nano Ag and poly(3-4ethylenedioxythiophene) - polystyrene sulfonic acid that synthesized. The dispersion of graphene in composites and conductivity were tested and discussed.The products were characterized by NMR、FT-IR、TGA、UV-vis、XRD、Raman、XPS、AFM、SEM、TEM、Milliohmmeter identification of samples of characteristics.



摘 要 i
ABSTRACT ii
致謝 iv
表目錄 ix
圖目錄 x
第一章 緒論 - 1 -
1-1前言 - 1 -
1-2研究動機 - 2 -
第二章 基礎理論與文獻回顧 - 3 -
2-1導電高分子 - 3 -
2-1導電高分子緣起及發展 - 3 -
2-1-2導電高分子種類 - 4 -
2-2導電高分子的能帶理論 - 9 -
2-3聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸 - 12 -
2-3-1聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸文獻 - 12 -
2-3-2聚二氧乙基噻吩-聚苯乙烯磺酸應用 - 14 -
2-4石墨烯 - 18 -
2-4-1奈米碳材之發展 - 18 -
2-4-2石墨烯的發展歷史 - 18 -
2-4-3製備石墨烯之方法 - 19 -
2-4-3-1氧化石墨烯化學還原法 - 19 -
2-4-3-2物理機械剝離法 - 20 -
2-4-3-3化學氣相沉積法 - 21 -
2-4-4石墨烯-奈米銀 - 21 -
2-4-5石墨烯-高分子複合材料 - 22 -
第三章 實驗部分 - 25 -
3-1實驗藥品 - 25 -
3-2實驗儀器 - 30 -
3-2-1傅立葉轉換紅外線光譜儀 (FT-IR) - 30 -
3-2-2紫外光/可見光光譜分析(UV-Vis) - 31 -
3-2-3熱重分析儀(TGA) - 31 -
3-2-4掃描式電子顯微鏡(FE-SEM) - 32 -
3-2-5穿透式電子顯微鏡(TEM) - 33 -
3-2-6原子力顯微鏡(AFM) - 34 -
3-2-7 X-光繞射光譜儀(XRD) - 35 -
3-2-8拉曼光譜儀(Raman) - 36 -
3-2-9 X光光電子能譜儀(XPS) - 37 -
3-2-10四點探針量測儀(Four-Point Probe) - 38 -
3-2-11核磁共振光譜儀(NMR) - 39 -
3-3實驗流程 - 41 -
3-3-1單體合成3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT)- 41 -
3-3-2 聚合反應PEDOT:PSS - 41 -
3-3-3 石墨烯-奈米銀系統流程 - 42 -
3-4實驗步驟 - 43 -
3-4-1單體合成 - 43 -
3-4-2 PEDOT-PSS聚合反應 - 49 -
3-4-3石墨烯表面改質 - 50 -
3-4-3-1氧化石墨烯 - 50 -
3-4-3-2氧化石墨烯-奈米銀 - 51 -
3-4-3-3還原氧化石墨烯-奈米銀 - 52 -
3-4-4製備PEDOT:PSS/石墨烯複合材料 - 53 -
3-4-4-1 PEDOT:PSS-GO複合材料 - 53 -
3-4-4-2 PEDOT:PSS-RGO:Ag複合材料 - 53 -
第四章 結果與討論 - 54 -
4-1單體合成與聚合導電高分子 - 54 -
4-1-1單體合成 - 54 -
4-1-2聚合反應 - 55 -
4-2石墨烯表面改質吸引奈米銀 - 56 -
4-2-1傅立葉轉換紅外線光譜儀 - 56 -
4-2-2 X-光繞射光譜儀 - 58 -
4-2-3紫外光/可見光光譜分析 - 59 -
4-2-4拉曼光譜儀 - 61 -
4-2-5掃描式電子顯微鏡 - 62 -
4-2-6穿透式電子顯微鏡 - 64 -
4-2-7熱重分析儀 - 66 -
4-2-8 X光光電子能譜儀 - 67 -
4-2-9分散性測試 - 72 -
4-3石墨烯/導電高分子複合材料 - 74 -
4-3-1掃描式電子顯微鏡 - 74 -
4-3-2原子力顯微鏡 - 77 -
4-3-3四點探針 - 82 -
第五章 結論 - 83 -
參考文獻 - 85 -
附錄化合物之 1H-NMR - 87 -
- 88 -
- 89 -
- 90 -
- 91 -
- 92 -
- 93 -
附錄化合物之13C-NMR - 94 -
- 95 -
- 96 -
- 97 -
- 98 -
- 99 -
- 100 -



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