導電聚吡咯、聚苯胺電化學性能研究.pdf

1、導電高分子具有特殊的結構和物理化學性能,在光電子器件、電磁屏蔽、分子器件、傳感器、金屬防腐、電池和生命科學等領域都有廣泛的應用前景。聚苯胺(Pani)、聚吡咯(PPy)具有易合成、對環(huán)境穩(wěn)定、電化學可逆性好等優(yōu)點,因此具有重要的應用研究價值。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、時間曲線和電化學阻抗譜等方法研究了這些導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PPy(乙腈溶液)的界面電荷轉移電阻都大于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,副反應加劇,影響了PPy(水溶液)的堆積方式并致使PPy(水溶液)內部缺陷增多導致結構

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合型導電聚合膜。復合型導電聚合膜由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,促進不銹鋼表面發(fā)生鈍化;當苯胺與吡咯濃度比為1:3時制備的復合型導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,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膜的電化學性質,并比較了PPy膜的質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的電化學阻抗譜圖中,由于PPy(0％)、PPy(3％)的聚合度較大,使離子在PPy內的遷移受阻止,可近似認為是半無限擴散控制。