碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs）具有优异的力学、电学、磁学等性能，极具理论研究和实际应用价值，因而激起了国内外学者的极大兴趣，碳纳米管的研究成为材料界以及凝聚态物理研究的前沿和热点。近年来，美国、日本、德国、中国相继成立了碳纳米管研究机构，使得碳纳米管的研究进展随之加快，在制备及应用方面都取得了突破性的进展。

按照管壁层数，碳纳米管又可分为单壁碳纳米管（Single Wall Carbon Nanotubes，SWNTs）和多壁碳纳米管（Multiple Wall Carbon Nanotubes，MWNTs）。虽然关于纳米材料安全性的研究开展较晚，但是目前对碳纳米管在高聚物复合材料中的应用首先要解决的问题就是其分散性，这是能否赋予复合材料优良性能的先决条件之一。碳纳米管管径小，表面能大，因此很容易发生团聚，影响它在聚合物中的均匀分散，致使复合材料性能变差。为了提高分散能力及增加其与聚合物界面的结合力，需要对其表面进行改性。主要目的是降低它的表面能态，提高它与有机相的亲和力，使其能比较好的应用到与聚合物的复合材料中去。常用的改性方法主要有化学法和物理法两种。

聚合物/碳纳米管复合材料的合成方法通常有两种：一种是在碳纳米表面原位聚合。该方法是利用碳纳米管表面的官能团参与聚合，或利用引发剂打开碳纳米管的π键，使其参与聚合而达到与有机相的良好相容性。另一种是物理共混，又分为溶液共混和熔体共混。它是利用碳纳米管上的官能团和有机相的亲和力或空间位阻效应来达到与有机相的良好相容性。目前已用这两种方法制备出了聚甲基丙烯酸甲酯/CNTs（PMMA/CNTs）、尼龙-6（PA6）/CNTs、聚吡咯（PPy）/CNTs、PmPV/CNTs、PPV/CNTs及环氧树脂/CNTs复合材料等多种聚合物/CNTs复合材料。

在众多导电高分子材料中，聚吡咯（PPy）与其它导电高分子相比，具有合成简便、环境稳定性好，电导率较高、电化学可逆性强等优点，在聚合物电池、传感器、电解电容器、防腐和医用材料等方面具有广阔的应用前景。PPy 已被用于制作生物感应器、功能分子膜、二次电池和非线性光学装置等。从纯聚合物、掺杂薄膜到双层膜复合材料和现在的纳米复合材料，聚吡咯的热稳定性、机械延展性等均有了很大提高。但纯 PPy 难溶于常用的有机溶剂、机械延展性较差、加工困难、电导率不高；而碳纳米管（CNTs）由于具有尺寸效应和量子效应，比表面积大，可以增大电极材料的表面积，同等条件下可以提高材料的比电容等优良的电学和力学性能，被认为是聚合物复合材料的理想添加相，从而在纳米复合材料领域有着巨大的应用潜力。因此，PPy/纳米复合材料已成为国内外研究的热点。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：

1.材料制备：制备导电高分子类流体，酸化碳纳米管；制备导电高分子类流体和碳纳米管复合材料。

2.材料表征：采用SEM、FTIR、BET、CP、CV等测试方法对导电高分子类流体和碳纳米管复合材料进行结构表征和性能测试。

研究目标：

有机导电高分子如聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PANI)和聚噻吩等具有原料易得，合成简便，稳定性好，能够进行可逆氧化还原反应以及储存电荷密度高等优点，是比较理想的超级电容器电极材料。但其在长程充放电过程中，因离子的嵌入与嵌出导致分子链结构破坏，表现出低劣的电容稳定性。导电高分子类流体是通过有机长链质子酸掺杂导电高分子合成。其在室温下具有优异的流动性能与分散性能，因而具有优异的分散性能。本课题通过导电高分子类流体与碳纳米管制备导电高分子与碳纳米管复合材料，对其进行结构表征和电化学性能测试。

技术方案：