In this article, we report a facile synthesis and comparative analysis of field emission behavior of polyaniline (PANI)-coated as-received and annealed single-walled carbon nanotube (SWCNT) films by in-situ polymerization and ex-situ synthesis routes, respectively. Amongst all the samples, the sample prepared by in-situ polymerization method with more fraction of annealed SWCNTs in the composite gave an enhanced field emission characteristics with E to = 3 V/μm and β = 1.2 × 104 probably because of good formation of pi-pi non-covalent bonds between the SWCNTs and PANI represented by pi-pi interaction between the quinoid rings of PANI and π bond of the SWCNTs lattice. A significant increase in the threshold field is observed after annealing and doping of nanocomposite films. Field emission behavior of as-prepared nanocomposite samples are also analyzed and discussed with two PANI forms: micro-PANI particles and PANI nanofibers. It is also speculated that PANI may have helped in lowering the overall work function of the composite structure which gave an enhanced field emission. The stability of all the samples are also presented and it is analyzed that nanocomposite sample films synthesized by in-situ polymerization method showed a stability for at least 8 h. The surface morphology analysis by field emission scanning electron microscopy of nanocomposite sample films reveal an increase in SWCNTs diameter upon PANI wrapping. The high-resolution transmission electron microscopy and Raman spectra and X-ray diffraction analysis are also presented.

中文翻译：

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单壁碳纳米管-聚苯胺复合材料：合成和场发射分析

在本文中，我们分别通过原位聚合和异位合成路线，对聚苯胺 (PANI) 涂层原样和退火单壁碳纳米管 (SWCNT) 薄膜的场发射行为进行了简便的合成和比较分析. 在所有样品中，通过原位聚合方法制备的样品在复合材料中具有更多退火的 SWCNT 分数，其场致发射特性增强，E to = 3 V/μm 和 β = 1.2 × 104 可能是因为 pi 的良好形成SWCNTs和PANI之间的-pi非共价键由PANI的醌型环和SWCNTs晶格的π键之间的pi-pi相互作用表示。在纳米复合薄膜退火和掺杂后，观察到阈值场显着增加。还使用两种 PANI 形式分析和讨论了制备的纳米复合材料样品的场发射行为：微 PANI 颗粒和 PANI 纳米纤维。据推测，PANI 可能有助于降低复合结构的整体功函数，从而增强场发射。还介绍了所有样品的稳定性，并分析了通过原位聚合方法合成的纳米复合样品薄膜显示出至少 8 小时的稳定性。通过场发射扫描电子显微镜对纳米复合材料样品薄膜进行的表面形态分析表明，在 PANI 包裹后 SWCNT 的直径增加。还介绍了高分辨率透射电子显微镜和拉曼光谱以及 X 射线衍射分析。微聚苯胺颗粒和聚苯胺纳米纤维。据推测，PANI 可能有助于降低复合结构的整体功函数，从而增强场发射。还介绍了所有样品的稳定性，并分析了通过原位聚合方法合成的纳米复合样品薄膜显示出至少 8 小时的稳定性。通过场发射扫描电子显微镜对纳米复合材料样品薄膜进行的表面形态分析表明，在 PANI 包裹后 SWCNT 的直径增加。还介绍了高分辨率透射电子显微镜和拉曼光谱以及 X 射线衍射分析。微聚苯胺颗粒和聚苯胺纳米纤维。据推测，PANI 可能有助于降低复合结构的整体功函数，从而增强场发射。还介绍了所有样品的稳定性，并分析了通过原位聚合方法合成的纳米复合样品薄膜显示出至少 8 小时的稳定性。通过场发射扫描电子显微镜对纳米复合材料样品薄膜进行的表面形态分析表明，在 PANI 包裹后 SWCNT 的直径增加。还介绍了高分辨率透射电子显微镜和拉曼光谱以及 X 射线衍射分析。还介绍了所有样品的稳定性，并分析了通过原位聚合方法合成的纳米复合样品薄膜显示出至少 8 小时的稳定性。通过场发射扫描电子显微镜对纳米复合材料样品薄膜进行的表面形态分析表明，在 PANI 包裹后 SWCNT 的直径增加。还介绍了高分辨率透射电子显微镜和拉曼光谱以及 X 射线衍射分析。还介绍了所有样品的稳定性，并分析了通过原位聚合方法合成的纳米复合样品薄膜显示出至少 8 小时的稳定性。通过场发射扫描电子显微镜对纳米复合材料样品薄膜进行的表面形态分析表明，在 PANI 包裹后 SWCNT 的直径增加。还介绍了高分辨率透射电子显微镜和拉曼光谱以及 X 射线衍射分析。