磺化聚苯乙炔多壁碳纳米管复合材料导电机理研究.pdf

物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)
OctoberActaPhys.鄄Chim.Sin.,2006,22(10)：1185耀11901185

[Article]www.whxb.pku.edu.cn

磺化聚苯乙炔/多壁碳纳米管复合材料导电机理研究

边成香1徐学诚1,*余维2,3陈奕卫1
成荣明1石岩1李相美1晋圣松1
(1华东师范大学纳米功能材料与器件研究中心,上海200062；2华东理工大学物理系,上海200237；
3华东理工大学材料科学与工程学院,超细材料制备与应用教育部重点实验室,上海200237)

摘要将磺化聚苯乙炔(SPPA)与多壁碳纳米管(MWNT)超声共混制备得到SPPA/MWNT复合材料.用四探针电
阻率测试、场发射扫描电镜(FESEM)、XPS、UV鄄Vis、XRD等方法对复合材料导电机理进行研究.结果表明,
SPPA/MWNT的电导率发生两次突跃；掺杂剂MWNT具有低的临界阈值；临界阈值附近,复合材料中MWNT
具有不连续分布的现象及复合材料电阻呈负温度系数(NTC)效应；SPPA/MWNT复合材料中MWNT的碳原子
对SPPA进行掺杂.推测复合材料的导电机理为,共轭聚合物SPPA不仅被导电粒子MWNT物理填充,同时还
被MWNT的碳原子掺杂,使复合材料中存在两种导电通路而导电,一是因被掺杂而成为高电导率主体的SPPA
相互接触形成的导电通路,二是MWNT相互接触形成的导电通路.

关键词：磺化聚苯乙炔,多壁碳纳米管,复合材料,导电,填充,掺杂
中图分类号：O646,O631.2

StudyonConductiveMechanismofComposites—Sulfonated
Polyphenylacetylene/MultiwalledCarbonNanotubes

BIAN,Cheng鄄Xiang1XU,Xue鄄Cheng1,*YU,Wei2,3CHEN,Yi鄄Wei1
CHENG,Rong鄄Ming1SHI,Yan1LI,Xiang鄄Mei1JIN,Sheng鄄Song1
(1CenterofFunctionalNanomaterialsandDevices,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200062,P.R.China；
2DepartmentofPhysics,EastChinaUniversityofScienceandTechnology,Shanghai200237,P.R.China；
3KeyLaboratoryforUltrafineMaterialsofMinistryofEducation,InstituteofMaterialsScienceandEngineering,
EastChinaUniversityofScienceandTechnology,Shanghai200237,P.R.China)

AbstractComposites—sulfonatedpolyphenylacetylene/multiwalledcarbonnanotubes(SPPA/MWNT)wereprepared
bymixingSPPAwithMWNTinanultrasonicbath.TheconductivemechanismofSPPA/MWNTwasstudiedbyfour鄄
probe,fieldemissionscanningelectronmicroscope(FESEM),UV鄄Vis,XPS,andXRD.Theresultsshowedthatthere
weretwoobviousincreasesofelectricalconductivity,thedopant(MWNT)hadalowpercolationthreshod,theMWNT
wasdiscontinuouslydispersedinthecompositeswhenreachingthepercolationthreshold,andtheresistanceofthe
compositesshowedanegativetemperaturecoefficient(NTC).XPS、UV鄄Vis,andXRDresultsindicatedthatSPPAwas
dopedbythecarbonatomofMWNTinthecomposites.Theconductivemechanismofthecompositeswasinferredas
follows:thereweretwokindsofconductivenetworks,onewasformedbydopedSPPAcontactingwitheachother