導(dǎo)電聚吡咯、聚苯胺電化學(xué)性能研究.pdf

1、導(dǎo)電高分子具有特殊的結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性能,在光電子器件、電磁屏蔽、分子器件、傳感器、金屬防腐、電池和生命科學(xué)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。聚苯胺(Pani)、聚吡咯(PPy)具有易合成、對環(huán)境穩(wěn)定、電化學(xué)可逆性好等優(yōu)點,因此具有重要的應(yīng)用研究價值。本工作在乙腈和水溶劑中制備了PPy,在草酸水溶液中制備了PPy、Pani共聚膜和在不同含水量的乙腈溶劑中制備了PPy導(dǎo)電高分子,采用掃描電子顯微鏡、能量色散譜、紅外光譜、動電位極化曲線、自腐蝕電位-

2、時間曲線和電化學(xué)阻抗譜等方法研究了這些導(dǎo)電高分子的電容性能和對不銹鋼的防腐蝕性能。
　　 本研究采用循環(huán)伏安法在0.1mol/L吡咯+0.2mol/L Na1ClO4的乙腈溶液或水溶液中制備了PPy膜,研究了溶劑親核性質(zhì)對制備的PPy保護不銹鋼的影響。有PPy保護的不銹鋼的自腐蝕電位比裸不銹鋼正移0.8V以上,自腐蝕電流密度從裸不銹鋼的3580μA/cm2分別下降到40μA/cm2(水溶液)和9μA/cm2(乙腈溶液);在乙腈中

3、制備的PPy膜在1mol/LH2SO4對不銹鋼的保護時間較長;在浸泡時間內(nèi)PPy(乙腈溶液)的界面電荷轉(zhuǎn)移電阻都大于PPy(水溶液),說明在乙腈中制備的PPy膜對不銹鋼保護效果較PPy(水溶液)好。在0.2mol/L H2SO4中恒電流充放電曲線表明PPy(乙腈溶液)的儲電能力比PPy(水溶液)明顯增強。這可能是PPy(水溶液)在聚合過程水中H+過多,副反應(yīng)加劇,影響了PPy(水溶液)的堆積方式并致使PPy(水溶液)內(nèi)部缺陷增多導(dǎo)致結(jié)構(gòu)

4、變化,從而使PPy(水溶液)的充放電能力下降。采用循環(huán)伏安法在同時含吡咯、苯胺的0.3mol/L草酸的水溶液中制備了復(fù)合型導(dǎo)電聚合膜。復(fù)合型導(dǎo)電聚合膜由Pani和PPy組成;在1mol/L H2SO4中PPy、Pani與不銹鋼基體發(fā)生氧化還原反應(yīng),促進不銹鋼表面發(fā)生鈍化;當苯胺與吡咯濃度比為1:3時制備的復(fù)合型導(dǎo)電聚合膜保護的不銹鋼的自腐蝕電流最小,自腐蝕電位最高,保護時間最長。PPy、Pani及其共聚膜在3.5％NaCl溶液中恒電位陽

5、極極化或陰極極化后的電化學(xué)阻抗譜表明草酸中制備的PPy、Pani及其共聚膜與不銹鋼基體發(fā)生氧化還原反應(yīng),促進不銹鋼表面鈍化;當Cl-到達不銹鋼表面時,破壞鈍化膜導(dǎo)致不銹鋼腐蝕。采用循環(huán)伏安法在0.1mol/L吡咯+0.2mol/L NaClO4、含水量分別為0、3％、6％、9％(體積分數(shù))的乙腈溶液中制備了PPy膜,分別標記為PPy(0)、PPy(3％)、PPy(6％)、PPy(9％)。ClO4-摻雜到PPy聚合鏈中。用恒電流充放電曲線

6、研究了PPy膜的電化學(xué)性質(zhì),并比較了PPy膜的質(zhì)量比電容和能量密度,當充放電電流密度從0.001A/cm2增大到0.005A/cm2時,PPy(0％)、PPy(3％)、PPy(6％)、PPy(9％)質(zhì)量比電容分別下降了73.5％、54.6％、21.6％、64.7％。PPy(0％)、PPy(3％)在3.5％NaCl的電化學(xué)阻抗譜圖中,由于PPy(0％)、PPy(3％)的聚合度較大,使離子在PPy內(nèi)的遷移受阻止,可近似認為是半無限擴散控制。