不銹鋼表面聚吡咯、聚苯胺的制備及其電化學性能研究.pdf

1、導電高分子聚吡咯(PPy)和聚苯胺(PAni)具有環(huán)境穩(wěn)定性好、易合成、導電性較高、氧化還原可逆性好等優(yōu)點，在傳感器、光電器件、金屬防腐、生命科學和電池等領域具有重要的應用研究價值。本文在不銹鋼(SS)表面制備了多種PPy膜和PPy-PAni共聚膜，采用線性掃描伏安曲線、動電位極化曲線、自腐蝕電位-時間曲線和電化學阻抗譜等方法研究了這些導電高分子膜對不銹鋼的防護作用，用循環(huán)伏安曲線研究了PPy膜的氧化還原行為，用掃描電子顯微鏡觀察了PP

2、y膜的微觀形貌，用四探針電導率儀研究了PPy膜的電導率。
　　 1.Na2MoO4摻雜的PPy、PAni共聚膜和雙層膜的制備及其防腐蝕作用
　　 采用循環(huán)伏安法在不含和含0.01 mol L-1Na2MoO4的吡咯+苯胺的草酸溶液中在不銹鋼表面制備了聚吡咯和聚苯胺的共聚膜PPy-PAni和MoO42-摻雜的共聚膜PPy-PAni-MoO42-，研究了這些共聚膜對不銹鋼的防腐蝕作用。結果表明，MoO42-能抑制不銹鋼的陽極

3、溶解，能加速PPy-PAni在不銹鋼表面的電化學聚合反應;PPy-PAni-MoO42-對不銹鋼在0.1mol L-1HCl溶液中的保護作用在2h內隨浸泡時間延長而逐漸增加，PPy-PAni對不銹鋼的保護作用浸2h就完全喪失。SS/PPy-PAni-MoO42-在1mol L-1H2SO4中的電荷轉移電阻也比SS/PPy-PAni的大。PPy-PAni-MoO42-對不銹鋼的保護效果較PPy-PAni好，且保護時間較長。
　　

4、采用循環(huán)伏安法在含不同Na2MoO4濃度的吡咯+苯胺的草酸溶液中在不銹鋼表面制備了PPy-PAni-MoO42-共聚膜，研究了Na2MoO4濃度對共聚膜的防腐蝕性能的影響。當溶液中Na2MoO4濃度為0.001mol L-1時，共聚膜的電沉積速率最大，為0.03mol L-1時，電沉積速率顯著降低，當濃度增大至0.05mol L-1時，單體幾乎不能在不銹鋼表面發(fā)生電化學聚合。動電位極化曲線和自腐蝕電位-時間曲線的結果都表明，在溶液中含0

5、.001mol L-1Na2MoO4時制備的PPy-PAni-MoO42-膜對不銹鋼的保護效果最好，含0.03mol L-1時制備的PPy-PAni-MoO42-膜保護效果最差。
　　 采用循環(huán)伏安法制備了由PPy-MoO42-和PPy-PAni-MoO42-組成的雙層膜，研究了PPy-PAni-MoO42-共聚膜和雙層膜對不銹鋼的防腐蝕效果。在1mol L-1H2SO4和0.1mol L-1NaCl中的動電位極化曲線結果都表明

6、，雙層膜PPy-MoO42-/PPy-PAni-MoO42-對不銹鋼的防護作用比雙層膜PPy-PAni-MoO42-/PPy-MoO42-的好，兩種雙層膜的防護作用都比共聚膜PPy-PAni-MoO42-的差。
　　 2.堿性溶液中制備的PPy膜的氧化還原行為及防腐蝕作用
　　 用循環(huán)伏安法分別在10℃和40℃，在含吡咯+0.001mol L-1Na2MoO4的pH10的溶液中在不銹鋼表面制備了PPy膜(簡記為10℃SS

7、/PPy(MoO42-)和40℃SS/PPy(MoO42-))，在含吡咯+0.001mol L-1Na2WO4的pH10的溶液中制備了10℃SS/PPy(MoO42-)和40℃SS/PPy(MoO42-)，研究了這些PPy膜的氧化還原行為及對不銹鋼的防腐蝕作用。結果表明，吡咯在含MoO42-和WO42-的溶液中的電化學聚合行為基本相似，但在含WO42-的溶液中的聚合速率較大，40℃時吡咯的聚合速率比10℃時的大;10℃SS/PPy(Mo

8、O42-)膜的氧化還原可逆性比40℃SS/PPy(MoO42-)的好，摻雜度也高;MoO42-不參與PPy的氧化還原，在PPy還原過程中，MoO42-保留在PPy骨架當中，只有陽離子嵌入PPy膜中進行電荷補償，以維持膜的電中性;溫度只對膜的電化學聚合的影響較大，對膜的氧化還原活性的影響比較小;WO42-和MoO42-摻雜的PPy膜的氧化還原行為相似，WO42-也不參與PPy的氧化還原;MoO42-摻雜的PPy膜對不銹鋼的保護效果比WO4

9、2-摻雜的PPy膜的好，無論是MoO42-摻雜或WO42-摻雜的PPy膜，在10℃下制備的PPy膜對不銹鋼的保護效果比在40℃下制備的PPy膜的好。
　　 3.PPy膜的導電性及其影響因素
　　 用恒電位法在不銹鋼表面制備了十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和對甲苯磺酸(HTSO)摻雜的PPy膜，研究了溶液中SDBS和HTSO的濃度對PPy形貌和電導率的影響。結果表明，吡咯在SDBS的水溶液中幾乎不發(fā)生電化學氧化，當加入HTS

10、O后，吡咯才發(fā)生氧化聚合。增加溶液中HTSO的濃度，制備的PPy膜表面球形顆粒呈團狀或塊狀聚集，電導率增大。增加溶液中SDBS的濃度，PPy膜表面球形顆粒較較小，且排列均勻，但電導率較低。
　　 恒電位值及溫度對PPy的電導率的研究結果表明，在恒電位0.6V制備的PPy的膜電導率最大，當電位升高至0.9V時，PPy膜電導率值降低很多。在5、30和50℃制備的PPy膜的電導率隨溫度升高而降低，隨在空氣中放置時間延長均緩慢降低，在5