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基本信息

項(xiàng)目名稱：
固體廢棄物微硅粉合成導(dǎo)電復(fù)合材料的應(yīng)用研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)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(dǎo)電高分子聚吡咯，合成了具有良好導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)搭接結(jié)構(gòu)聚吡咯/微硅粉導(dǎo)電復(fù)合材料，這為固體廢棄物資源化及導(dǎo)電復(fù)合材料研究領(lǐng)域中提供了有意義的研究實(shí)例，此研究思路尚未見報(bào)道，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
詳細(xì)介紹：
導(dǎo)電聚合物是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域，因其獨(dú)特的性能而廣泛應(yīng)用在電化學(xué)、電極材料、光學(xué)、生物技術(shù)以及導(dǎo)電材料等方面。在眾多導(dǎo)電聚合物中，聚吡咯由于具有典型的剛性共軛大π鍵結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性、環(huán)境穩(wěn)定性、光電性和熱電性等性能，被廣泛應(yīng)用。但是，由于聚吡咯不溶不熔、加工性能較差，限制了其在實(shí)際中的廣泛應(yīng)用。因此，將無(wú)機(jī)粒子加入到導(dǎo)電聚吡咯中制備復(fù)合材料，一方面解決了導(dǎo)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(dǎo)電性與納米顆粒的功能性聚于一體，提高導(dǎo)電聚吡咯的電導(dǎo)率，同時(shí)熱穩(wěn)定性和機(jī)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(jí)無(wú)機(jī)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(guó)外，對(duì)微硅粉的應(yīng)用研究比較系統(tǒng)，從回收、存貯、運(yùn)輸、使用到機(jī)理研究，均作了大量的工作，而我國(guó)開始利用微硅粉的時(shí)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(jì)效益。 本作品提出利用微硅粉的表面活性，采用化學(xué)氧化聚合法合成聚吡咯/微硅粉導(dǎo)電復(fù)合材料，在非結(jié)晶相無(wú)定形圓球狀微硅粉顆粒表面包覆導(dǎo)電高分子聚吡咯，并形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)搭接結(jié)構(gòu)，使得到的聚吡咯/微硅粉導(dǎo)電復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性。這將為導(dǎo)電復(fù)合材料研究領(lǐng)域中提供有意義的研究實(shí)例，此研究思路尚未見報(bào)道，具有一定的學(xué)術(shù)價(jià)值和科學(xué)意義。 微硅粉應(yīng)用研究項(xiàng)目符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)化政策，屬國(guó)家大力扶持發(fā)展的廢物資源化項(xiàng)目，可利用本地充分的資源優(yōu)勢(shì)，增值創(chuàng)收，國(guó)內(nèi)國(guó)際兩大市場(chǎng)前景廣闊，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和廣泛的社會(huì)效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅甘肅嘉峪關(guān)地區(qū)每年硅鐵生產(chǎn)近二十多萬(wàn)噸，微硅粉排放近7萬(wàn)噸之多，本項(xiàng)目的實(shí)施將會(huì)減少其向環(huán)境的煙塵排放。

作品圖片

  • 固體廢棄物微硅粉合成導(dǎo)電復(fù)合材料的應(yīng)用研究
  • 固體廢棄物微硅粉合成導(dǎo)電復(fù)合材料的應(yīng)用研究

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

本作品采用化學(xué)氧化聚合法合成聚吡咯/微硅粉導(dǎo)電復(fù)合材料，研究了其導(dǎo)電性能，并對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)進(jìn)行測(cè)試分析與表征。結(jié)果表明，在非結(jié)晶相無(wú)定形圓球狀微硅粉顆粒表面包覆了導(dǎo)電高分子聚咯，并且形成網(wǎng)絡(luò)搭接結(jié)構(gòu)，因此，聚吡咯/微硅粉導(dǎo)電復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電性。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

本作品的科學(xué)性：利用固體廢棄物微硅粉良好的表面活性與導(dǎo)電聚合物采用原位聚合的方法，形成具有核殼式結(jié)構(gòu)的聚吡咯/微硅粉導(dǎo)電復(fù)合材料。 本作品的先進(jìn)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(jī)的結(jié)合起來(lái)，形成良好導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)搭接結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電復(fù)合材料。合成的復(fù)合材料具有一定的導(dǎo)電性，制備方法簡(jiǎn)單。 本作品的獨(dú)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(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

微硅粉是固體廢棄物，屬于納米—微米級(jí)無(wú)機(jī)非金屬材料，具有優(yōu)良的理化性能。國(guó)外對(duì)微硅粉的應(yīng)用研究比較系統(tǒng)，我國(guó)開始利用微硅粉的時(shí)間較晚。本作品利用微硅粉的表面活性采用化學(xué)氧化聚合法合成聚吡咯/微硅粉導(dǎo)電復(fù)合材料，在微硅粉顆粒表面包覆導(dǎo)電高分子聚吡咯并形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)搭接結(jié)構(gòu)，得到的聚吡咯/微硅粉導(dǎo)電復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性。此研究思路尚未見報(bào)道，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

學(xué)術(shù)論文摘要

以FeCl3?6H2O為氧化劑，氨基磺酸為摻雜劑，通過(guò)化學(xué)氧化聚合法，制備出聚吡咯/微硅粉(Micro-silica )導(dǎo)電復(fù)合材料（PPy/SiO2），并采用IR、XRD、TG、TEM和SEM等表征方法對(duì)所得的復(fù)合材料進(jìn)行了表征。研究結(jié)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(fù)合材料的電導(dǎo)率呈規(guī)律性變化，當(dāng)微硅粉的用量為10%時(shí)，電導(dǎo)率達(dá)到最大值2.9 S?cm-1。由SEM和TEM圖可知，在非結(jié)晶相無(wú)定形圓球狀微硅粉顆粒表面包覆了導(dǎo)電高分子聚吡咯，并且形成網(wǎng)絡(luò)搭接結(jié)構(gòu)，因此，使得到的聚吡咯/微硅粉導(dǎo)電復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電性。

獲獎(jiǎng)情況

尚未發(fā)表

鑒定結(jié)果

尚未發(fā)表

參考文獻(xiàn)

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同類課題研究水平概述

目前，國(guó)內(nèi)外大量研究表明，導(dǎo)電聚合物廣泛應(yīng)用在電化學(xué)、電極材料、光學(xué)、生物技術(shù)以及導(dǎo)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(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性、環(huán)境穩(wěn)定性、光電性、熱電性、并且具有電導(dǎo)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(fù)合、可在常溫或低溫下使用等優(yōu)點(diǎn)，但由于聚吡咯不溶不熔、加工性能較差，限制了其在實(shí)際中的廣泛應(yīng)用。因此，將無(wú)機(jī)粒子加入到導(dǎo)電聚吡咯中制備復(fù)合材料，一方面解決了導(dǎo)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(dǎo)電性與納米顆粒的功能性聚于一體，提高導(dǎo)電聚吡咯的電導(dǎo)率，同時(shí)熱穩(wěn)定性和機(jī)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(shí)，產(chǎn)生大量揮發(fā)性很強(qiáng)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(yīng)用。 本文基于微硅粉良好的表面特性及球形特點(diǎn)，研究其與導(dǎo)電聚合物形成的復(fù)合材料，得到具有良好導(dǎo)電性的聚吡咯/微硅粉導(dǎo)電復(fù)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(bào)道。
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