聚苯胺、聚吡咯的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、導(dǎo)電高分子聚苯胺(PAni)和聚吡咯(PPy)具有易合成、環(huán)境穩(wěn)定性好、氧化還原可逆性好、導(dǎo)電性高等優(yōu)點(diǎn)，在生命科學(xué)、傳感器、電池、光電器件、和金屬防腐等領(lǐng)域有重要的研究和應(yīng)用價(jià)值。本文在不銹鋼表面制備了不同物質(zhì)摻雜的PAni膜和PPy膜，采用紅外光譜、掃描電子顯微鏡分別對導(dǎo)電PAni和PPy的結(jié)構(gòu)、形貌進(jìn)行了表征，采用線性掃描伏安曲線、自腐蝕電位-時(shí)間曲線、動電位極化曲線、電化學(xué)阻抗譜等方法研究了PAni和PPy對不銹鋼的防腐蝕機(jī)理，

2、采用循環(huán)伏安法和恒電流充放電曲線研究了貴金屬摻雜的PAni復(fù)合物的電容性質(zhì)。
　　采用循環(huán)伏安法分別在不銹鋼表面在不含和含1mmolL-1H2PtCl6的苯胺+高氯酸溶液中合成PAni膜和Pt摻雜的PAni復(fù)合物膜，在2molL-1H2SO4溶液中研究了兩種膜對不銹鋼的防腐蝕作用，在0.5molL-1H2SO4溶液中研究了兩種膜的電容性能。結(jié)果表明，循環(huán)伏安法合成復(fù)合物時(shí)每圈循環(huán)沉積鉑的量隨循環(huán)圈數(shù)先增加后減少，鉑在聚苯胺膜內(nèi)外都

3、有分布。自腐蝕電位-時(shí)間曲線結(jié)果表明PAni膜摻雜了Pt可以催化氧還原反應(yīng)，氧化還原態(tài)聚苯胺，從而維持對不銹鋼的保護(hù)。動電位極化曲線結(jié)果表明PAni/Pt復(fù)合物膜相較于純PAni膜對不銹鋼提供更長時(shí)間的保護(hù)。電化學(xué)阻抗譜結(jié)果表明，摻雜了Pt的PAni復(fù)合物膜電荷傳遞阻抗在14h內(nèi)并無明顯增大，離子擴(kuò)散模型接近理想電容型離子擴(kuò)散，說明PAni/Pt復(fù)合物中的氧化態(tài)聚苯胺濃度一直比較大。PAni/Pt復(fù)合物膜的循環(huán)伏安曲線面積大于PAni膜

4、，恒電流充放電曲線測試時(shí)PAni/Pt復(fù)合物膜的放電時(shí)間比PAni膜長，表明PAni/Pt的儲電能力比PAni膜好。
　　采用恒電位法在不含和含0.1molL-1鐵氰化鉀(K3Fe(CN)6)的苯胺+硫酸+硝酸鉀溶液中在不銹鋼表面制備了PAni膜(簡記為PAni和PAni-Fe(CN)6)，研究了這兩種PAni膜對不銹鋼的防腐蝕作用。結(jié)果表明溶液中的鐵氰化鉀有利于不銹鋼表面的鈍化，電位階躍的電流-時(shí)間曲線結(jié)果表明Fe(CN)63-

5、摻雜的PAni膜能抑制不銹鋼在0.1molL-1HCl+0.1molL-1H2SO4溶液中的小孔腐蝕。在0.1molL-1HCl溶液中SS/PAni-Fe(CN)6的自腐蝕電位維持高電位的時(shí)間更長，并且SS/PAni-Fe(CN)6的自腐蝕電位始終高于SS/PAni。在0.02molL-1HCl+0.04molL-1H2SO4溶液中的動電位極化曲線結(jié)果表明PAni-Fe(CN)6膜中Fe(CN)63-能與不銹鋼表面附近溶解的金屬離子結(jié)合

6、形成金屬鐵氰化物薄層覆蓋在不銹鋼的鈍化膜上，使鈍化層得以穩(wěn)定，隨浸泡時(shí)間延長，SS/PAni-Fe(CN)6的自腐蝕電位有所升高，自腐蝕電流減小。在0.02molL-1HCl+0.04molL-1H2SO4溶液中測得的波特幅頻圖中，SS/PAni-Fe(CN)6在中頻段出現(xiàn)一條斜線，說明PAni-Fe(CN)6膜能更好的阻止腐蝕溶液的滲透。
　　采用恒電位法在不含和含0.02molL-1二（2-乙基己基）琥珀酸酯磺酸鈉(AOT)的

7、吡咯+對甲基苯磺酸溶液中在不銹鋼表面制備了PPy膜(簡記為PPy-HTSO和PPy-HTSO-AOT)。研究了PPy膜在NaCl溶液中對不銹鋼的防腐蝕作用。掃描電子顯微鏡結(jié)果表明PPy-HTSO膜表面顆粒堆積，成團(tuán)聚狀，而PPy-HTSO-AOT膜表面顆粒均勻分布。在0.5molL-1NaNO3溶液中的循環(huán)伏安曲線結(jié)果表明AOT摻雜的PPy膜與小體積陰離子的離子交換反應(yīng)受到抑制。自腐蝕電位時(shí)間-曲線結(jié)果表明SS/PPy-HTSO-AOT

8、的自腐蝕電位下降更慢，自腐蝕電位相對更高。動電位極化曲線測試時(shí)，SS/PPy-HTSO-AOT浸泡2h后自腐蝕電流變化不大，說明PPy-HTSO-AOT膜對腐蝕溶液的機(jī)械隔離作用更好。波特幅頻圖中，SS/PPy-HTSO-AOT在中頻段出現(xiàn)一條斜線，這說明PPy-HTSO-AOT膜能更好地阻止腐蝕溶液的滲透。在波特幅頻圖0.01Hz處，SS/PPy-HTSO-AOT的阻抗模值比SS/PPy-HTSO高一個(gè)數(shù)量級，奈奎斯特圖中前者的界面電