鈀修飾PAn-PTFE復合膜材料的制備及氫敏性研究.pdf

1、金屬鈀對氫氣具有獨特的選擇性，鈀膜已成為制備氫氣傳感器敏感元件的一類重要材料。將鈀與聚合物基膜相結合，可以兼得鈀膜和聚合物基膜的特點，有利于抑制氫脆現象，延長鈀膜的使用壽命，減少鈀的用量，降低成本，因而鈀/聚合物基復合膜可以廣泛用于制作為氫氣傳感器的氫氣敏感元件。 聚苯胺具有穩(wěn)定性好、電導率高、結構多樣化、摻雜機制特殊等特點，且制備成本低廉，是最具應用前景的導電高聚物之一。金屬微顆粒修飾聚苯胺具有優(yōu)良的導電性能，并對某些電化學反

2、應具有電催化作用，同時可節(jié)省大量的貴金屬材料，因此成為一個新的研究領域。 論文將鈀、聚苯胺及聚四氟乙烯膜結合進行研究。以膜相滲透化學原位聚合法，采用過硫酸銨((NH<,4>)<,2>S<,2>O<,8>)作為氧化劑，使苯胺化學聚合于聚四氟乙烯(PTFE)基體膜的微孔壁中，得到了結合緊密的PAn/PTFE復合導電膜。同時采用化學沉積法和電化學沉積法分別在PTFE膜及PAn/PTFE膜上沉積鈀，制備出了幾種鈀復合膜。本論文重點考察了

3、電沉積鈀過程中的PdCl<,2>濃度、HCl濃度以及電沉積時間等因素對復合膜I-V特性的影響，確立了在實驗室條件下電化學沉積方法制備Pd/PAn/PTFE復合膜的優(yōu)化條件：PdCl<,2>濃度2 mmol·L<'-1>，HCl濃度0.5 mol·L<'-1>，電鍍時間6 min。 通過測量復合膜的I-V特性可知，Pd/PAn/PTFE膜復合膜上鈀與聚苯胺的接觸方式為歐姆接觸。在氫敏性方面，通過測量在一定電壓下鈀復合膜吸氫前后電流

4、值的變化情況來考察了幾種鈀復合膜氫敏性能。結果表明，化學沉積法制得的Pd/PTFE膜及Pd/PAn/PTFE膜在反復吸放2％的氫氣4次后出現起泡、脫落現象；而電沉積法制得的Pd/PAn/PTFE復合膜在反復吸放2％的氫氣4次后不會脫層和起泡，因此，電沉積法制得的Pd/PAn/PTFE復合膜具有更好的穩(wěn)定性。而且能夠對0.5％含量以上的氫氣(vt，在氮氣中)作出響應。 通過x射線衍射分析證實了Pd/PAn/PTFE復合膜上鈀微粒的

5、存在，但顆粒較??；通過掃描電鏡和原子力顯微鏡觀察了電化學沉積法制備的Pd/PAn/PTFE復合膜的表面微觀形貌，觀察了鈀金屬在PAn/PTFE膜上分布情況，PAn/PTFE膜的表面鈀呈球狀微粒，數量較少。 初步探討聚苯胺與鈀作用的機理發(fā)現，聚苯胺在鈀的沉積過程中具有催化作用；從鈀復合膜的氫敏性研究中可推斷出，PAn/PTFE復合膜上的鈀將氫分子解離為氫原子，氫原子在鈀一聚苯胺界面被離子化后進入聚苯胺，形成摻雜，從而使聚苯胺的導電