靜電紡制備聚苯胺-貴金屬納米管復(fù)合物修飾電極及其電分析應(yīng)用.pdf

1、聚苯胺（PANI）導(dǎo)電高分子，具有優(yōu)異的光、電、磁等方面的性質(zhì)，而且制備方法簡單、質(zhì)子酸可摻雜、穩(wěn)定性好。隨著納米材料科學(xué)的發(fā)展，不同納米結(jié)構(gòu)的聚苯胺被成功制備，比如：納米顆粒、納米纖維、納米球、納米棒、納米管等。在上述的所有材料中，納米管狀材料因?yàn)榫哂写蟊缺砻娣e和很多不同的接觸面，這些更有利于電子傳輸，并為化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生提供了大量的活性反應(yīng)位點(diǎn)，因此聚苯胺納米管結(jié)構(gòu)吸引了許多研究者。靜電紡絲制備納米纖維擁有很大的比表面積、均勻的纖維結(jié)

2、構(gòu)及可控制備等性質(zhì)，使得其成為重要的母體或模板以制造各種各樣多層的納米結(jié)構(gòu)。
　　本文采用靜電紡絲法制備聚苯乙烯（PS）納米纖維，然后用聚苯乙烯纖維作為模板制備PANI納米管。在PANI納米管表面負(fù)載貴金屬納米粒子得到PANI/貴金屬納米管復(fù)合物，將其制作成修飾電極，成功應(yīng)用于抗壞血酸和水合肼的檢測，主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　1、以PS為靜電紡纖維基質(zhì)，以正四丁基溴化銨（TBAB）為導(dǎo)電劑，溶于DMF形成紡絲前驅(qū)液，通過

3、靜電紡絲制成PS納米纖維。用濃硫酸處理PS使其磺化以改善其浸潤性及促進(jìn)PANI生成，然后在磺化PS纖維表面氧化聚合PANI，最后去除PS得到PANI納米管。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，加入正四丁基溴化銨后，PS纖維直徑變細(xì)，約為200nm，并且纖維結(jié)構(gòu)更加均勻。研究了磺化時(shí)間、苯胺濃度對(duì)聚苯胺納米管結(jié)構(gòu)的影響。場發(fā)射掃描電鏡（SEM）、傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）表征證明，磺化時(shí)間增加，磺酸基團(tuán)比例增加，當(dāng)磺化時(shí)間為4小時(shí)，苯胺溶液濃度為150

4、mmol/L時(shí)，得到的PANI納米管形貌均勻，管壁約為40 nm，管內(nèi)徑為170 nm。通過FT-IR表征表明，PANI納米管中PS納米纖維已從PANI納米管中完全去除。將PANI納米管修飾在玻碳電極上進(jìn)行電化學(xué)行為研究，PANI修飾電極有很強(qiáng)的電活性，可逆性好，電化學(xué)行為受擴(kuò)散控制。
　　2、將PANI納米管浸泡在HAuCl4溶液中，利用PANI的還原性質(zhì)，HAuCl4可自動(dòng)在PANI納米管表面還原沉積，得到Au納米粒子修飾 P

5、ANI納米管復(fù)合物（Aunano-PANI）。反應(yīng)過程簡單易控，無需添加還原劑。SEM、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線光電子能譜（XPS）對(duì)Aunano-PANI納米管的形貌和化學(xué)形態(tài)進(jìn)行表征。結(jié)果表明，隨著HAuCl4溶液濃度和反應(yīng)時(shí)間的增加，Au納米顆粒粒徑逐漸增大，顆粒逐漸團(tuán)聚，XPS證明PANI納米管上的Au為零價(jià)態(tài)。以Aunano-PANI納米管修飾玻碳電極，采用循環(huán)伏安法（CV）、差分脈沖伏安法（DPV）等電化學(xué)方法研究A

6、unano-PANI修飾電極對(duì)抗壞血酸（AA）的催化氧化，與裸電極、PANI修飾電極相比，AA在Aunano-PANI修飾電極上的氧化電流大大增加，說明Au納米粒子的存在，改善了PANI的電荷傳輸能力。將Aunano-PANI修飾電極用于對(duì)AA檢測，在5×10-6~3×10-3 mol/L濃度范圍內(nèi)，峰電流值與AA濃度之間呈良好的線性關(guān)系，檢出限為1×10-6 mol/L，且電極具有高穩(wěn)定性和抗干擾性，將該電極用于維生素 C樣品檢測，結(jié)

7、果和標(biāo)示含量基本一致。同時(shí)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電極對(duì)AA、多巴胺（DA）可以同時(shí)測定，二者不相互干擾，有望用于生物樣品分析。
　　3、進(jìn)一步研究了Pd在PANI表面的生成，和Au納米粒子生長相比，Pd2+氧化性弱于AuCl4-，無法通過PdCl2-PANI之間的自氧化還原得到金屬 Pd納米顆粒。因此，通過 NaBH4溶液還原，最后得到PANI/Pd納米管復(fù)合物。SEM表征證明，PdCl2溶液濃度影響 Pd納米粒子的沉積，隨著PdCl2濃度的增

8、大，Pd納米粒子顆粒粒徑逐漸增大，顆粒密度逐漸增加。XPS進(jìn)一步證明在PANI納米管上負(fù)載的Pd顆粒為零價(jià)態(tài)Pd。以PANI/Pd納米管修飾玻碳電極，使用CV、DPV法對(duì)水合肼進(jìn)行電化學(xué)測試，實(shí)驗(yàn)證明PdCl2在10 mmol/L濃度下，所制得的PANI/Pd修飾電極對(duì)水合肼的催化氧化效果最好。在優(yōu)化條件下，PANI/Pd納米管復(fù)合物修飾電極對(duì)水合肼的檢測在2×10-5-1×10-4 mol/L和7×10-5~7×10-3 mol/L濃