多壁碳管（MWCNTs）由多层石墨烯卷曲形成，MWCNTs 的 C 原子 sp2 杂化， 使其具有高强度，高模量，其长径比较高，碳原子的 p 电子能够形成大范围的离域π 键，较强的共轭效应使得 MWCNTs 具有优异的导电性能。MWCNTs 中的碳原子以 sp 杂化为主，其六角型的网格结构在空间上存在着一定程度的弯曲，这种结构上的 缺陷使 MWCNTs 形成了特殊的空间结构，可形成一定的 sp 杂化键，而这些 p 轨道 相互交叠重合，可以在 MWCNTs 外表面形成高度离域化的大π键，由于其强的共轭 效应，MWCNTs 往往具有一些特殊的热、电、力学性质，同时 MWCNTs 外表面的 大π键是 MWCNTs 与一些具有共轭结构的大分子以非共价键结合的化学基础，可以 与其它含有π电子的化合物通过π-π键结合，同时又可以使体系的能量降低以形成 一个新的更加稳定的系统，所以可以以 MWCNTs 为模板，制备 PPy 包覆 MWCNTs 核壳结构的复合材料。MWCNTs 中的碳原子采取 SP2 杂化，相比之下，SP2 杂化比SP3 杂化 S 轨道的成分大，这使得 MWCNTs 同时具有高模量与高强度，所以在理论 上，制得的 PPy/MWCNTs 的复合材料，具有优异的电学性能，兼顾 PPy 和 MWCNTs 两者之所长[5]。PPy/MWCNTs 的复合材料,通常有原位聚合法、物理共混法和溶胶-凝 胶法[6]等，本论文使用的是原位聚合法，先把 MWCNTs 均匀分散于水溶液中，使吡 咯单体在氧化剂的作用下以 MWCNTs 为模板进行原位聚合，具体的反应过程如图 1。3， 体系中十二烷基苯磺酸钠（SDBS）既作为阴离子表面活性剂，在 MWCNTs 表面形 成胶束，充当聚合物附着的模板，又作为乳化剂，使 MWCNTs 和吡咯单体能在水相 中达到一个很好的分散效果，在硅烷偶联剂的作用下，形成 PPy 包覆 MWCNTs 核壳 结构的复合材料[7]。

图 1。3： PPy/MWCNTs 复合材料的制备示意图

Fig 1。3：Sketch map of preparation of PPy/MWCNTs composite

1。3。2 PPy/GO 复合材料论文网

石墨烯是由碳六元环组成的，具有二维周期蜂窝状的点阵结构， 它既可以翘曲 成零维富勒烯，也可以卷曲一维的碳管( CNT)，又能够堆砌成三维的石墨， 石墨烯 是构成其他石墨结构的基本单元,理想的石墨烯结构可以看作是一层被剥离分开的石墨分子，石墨烯的碳原子都是 sp2 杂化，同时贡献了剩余的 p 轨道上的电子来形成大 π键，π电子可以在电场的作用下载石墨分子链上定向移动，这使得石墨烯具有良好 的导电性。

但本课题用到氧化石墨烯（GO），由于其本身的共轭体系被破坏，所以不具有 导电性。GO 是石墨经表面化学氧化再进行剥离后的产物，GO 是单一的片层结构， 这样的结构赋予了 PPy/GO 复合材料研究的意义，同时 GO 具有两亲性，从石墨烯薄 片的边缘是亲水的，中央位置呈现疏水的性质，因此，GO 在界面间发挥了表面活性 剂的作用，降低界面间的能量，这为 PPy/GO 复合材料的制备提供了可行性。GO 是 单一的原子层，可以随时在横向尺寸上做一定程度的扩展，这种特殊的片层结构赋予 了 PPy/GO 复合材料很大的研究价值[8]，同样是在阴离子表面活性剂和硅烷偶联剂的 作用下，以 GO 为模板进行乳液原位聚合，其制备过程与 PPy/MWCNTs 复合材料的 制备过程大体相同。

1。3。3 掺杂 PPy 复合材料

人们研究发现，本征态 PPy 由于其共轭结构完美，没有晶格缺陷，反而限制了 PPy 的导电性，这时就去要制造一些缺陷，进行电荷的转移或者氧化还原反应[9]，这 些可以通过掺杂来实现。掺杂类型分为氧化还原掺杂和质子酸掺杂，这两者的作用机 理不同，本章实验是以阴离子表面活性剂作为掺杂剂进行实验，在本征态的 PPy 的制 备过程中，实际上氧化剂也有一部分掺杂进入体系之中。在吡咯单体进行本体聚合时， 加入掺杂剂，掺杂的整个过程可简化为图 1。4。