聚苯胺及其衍生物基功能材料的電化學(xué)制備與應(yīng)用研究.pdf

1、有機(jī)導(dǎo)電聚合物具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，在電催化、超電容、生物傳感等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。在眾多的有機(jī)導(dǎo)電聚合物中，聚苯胺（PANI）及其衍生物由于原料廉價(jià)易得、合成簡(jiǎn)單、電導(dǎo)率較高、環(huán)境穩(wěn)定性好等特點(diǎn)已成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。近年來(lái)，隨著復(fù)合材料的飛速發(fā)展，一些具有納米尺寸的金屬氧化物、金屬微粒與聚苯胺及其衍生物的復(fù)合膜已被成功地合成出來(lái)，這種具有特殊結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜可望在保持聚苯胺及其衍生物原有性能的基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展其功能特性。此外，為

2、了克服無(wú)機(jī)酸摻雜的導(dǎo)電態(tài)聚苯胺不溶于水和有機(jī)溶劑、在中性介質(zhì)中導(dǎo)電和電化學(xué)活性差、耐高溫性能不好等缺點(diǎn)近年來(lái)也采取了許多改進(jìn)措施。 本論文分別采用脈沖電位（PPM）、脈沖電流（PGM）、循環(huán)伏安（CV）等電化學(xué)方法合成了具有納米結(jié)構(gòu)的Pt修飾聚苯胺-金屬氧化物復(fù)合膜、 Pt修飾聚鄰甲苯胺復(fù)合膜以及有機(jī)酸摻雜的微纖維聚苯胺，并就它們?cè)陔姶呋I(lǐng)域和超電容領(lǐng)域的應(yīng)用展開(kāi)了研究，論文主要研究結(jié)果如下： 1. 采用脈沖電位法在鈦電

3、極表面合成了聚苯胺-三氧化鎢（PANI-WO3）復(fù)合膜。掃描電鏡照片表明，粒徑100~150 nm的WO3微粒較好地分散在納米纖維狀PANI中，WO3在膜中的嵌入對(duì)PANI的形貌沒(méi)有產(chǎn)生明顯的影響。研究結(jié)果表明，PANI-WO3膜具有良好的電化學(xué)活性，有著比單純納米纖維PANI更小的電化學(xué)阻抗。與Pt/PANI電極相比，Pt/PANI-WO3電極對(duì)甲醛的電化學(xué)氧化呈現(xiàn)出了更好的催化活性；在相同的PANI膜厚和Pt載量的條件下，Pt/PA

4、NI-WO3電極對(duì)甲醛氧化催化活性是Pt/PANI電極的2~3倍。 2. 采用兩步法在不銹鋼電極上制備了Pt修飾聚鄰甲苯胺（POT）復(fù)合膜電極。并對(duì)復(fù)合膜電極在0.5 mol L-1 H2SO4體系進(jìn)行電化學(xué)研究。結(jié)果表明，Pt微粒在不失自己活性的條件下能顯著提高POT膜層的電化學(xué)活性。同時(shí)，文中還考察了Pt/POT/SS電極在0.5 mol L-1 H2SO4 + 2.0 mol L-1 CH3OH體系對(duì)甲醇氧化的電催化性能。

5、結(jié)果表明，Pt/POT/SS電極對(duì)甲醇的氧化具有優(yōu)異的電催化活性和良好的穩(wěn)定性。這是由于Pt微粒和POT之間的協(xié)同效應(yīng)。論文就POT膜厚、沉積Pt微粒的脈沖電流密度以及Pt載量對(duì)甲醇電化學(xué)氧化的影響進(jìn)行了研究。 3. 在對(duì)甲苯磺酸（TSA）體系采用脈沖電流法制備了對(duì)甲苯磺酸摻雜微纖維聚苯胺（PANI-TSA）。掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)膜層形貌觀察表明，PANI-TSA膜是由長(zhǎng)度為1~2 μm、直徑為150 nm左右的纖維交織而