聚苯胺納米纖維的界面法制備、表征及電化學應用.pdf

1、一維納米聚合物具有比表面積高、導電性能好的特點，因而在電子學、非線性光學、磁學及相關納米光電子器件上獲得廣泛應用。在眾多導電聚合物中，一維聚苯胺納米纖維因具有優(yōu)異的物理化學性能，如較高的電導率、可控的摻雜/去摻雜結構、較好的穩(wěn)定性以及原料價廉易得、制備方法簡單等優(yōu)點，而成為被研究最多且最有應用前途的導電納米聚合物之一，它可被用作二次電池的電極材料、超級電容器、電磁屏蔽裝置、抗腐蝕涂層、發(fā)光二極管、分子導線、氣體分離以及某些傳感器的敏感材

2、料等。本文用界面聚合法制備了聚苯胺納米纖維，用掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、紫外-可見（UV-Vis）光譜、紅外光譜（FTIR）、X-射線衍射（XRD）對其進行了表征。考察了多種合成條件對納米聚苯胺形貌的影響，研究了葡萄糖氧化酶在聚苯胺納米纖維表面的固定、直接電子轉移以及對葡萄糖氧化的電催化性能。
　　 1. 研究了有機溶劑、摻雜酸的種類，摻雜酸的濃度、反應時間、苯胺單體和氧化劑的濃度對聚苯胺納米纖維的影響。主要內容如

3、下：結果表明有機溶劑的種類和極性對制備的聚苯胺納米結構的形貌幾乎沒有影響，多種有機溶劑制備的纖維直徑約為50nm；摻雜酸的種類對納米聚苯胺的形貌也幾乎沒有影響，均能得到聚苯胺納米纖維，但酸的種類對纖維的直徑有影響；當酸的濃度高于0.5mol/L時，得到聚苯胺納米纖維，當酸的濃度低于0.1mol/L時，得到聚苯胺納米顆粒，當酸的濃度介于0.5-0.1mol/L時，得到聚苯胺納米纖維和聚苯胺納米顆粒的混合物；聚苯胺纖維的直徑隨著反應時間的延

4、長而變大，當反應時間達到6h后，纖維的直徑不再隨反應時間的延長而變大，并保持為約50nm；當苯胺的濃度低于0.1mol/L 時，生成的產(chǎn)物均是聚苯胺納米纖維狀的，當苯胺的濃度高于0.1mol/L時，生成的產(chǎn)物中既有聚苯胺納米顆粒（或塊），又有聚苯胺納米纖維，當苯胺濃度高于1mol/L時，得到的產(chǎn)物全是聚苯胺納米顆粒，這時不能得到聚苯胺納米纖維；當APS 濃度低于0.5mol/L時，隨著水相中APS 濃度的增加，聚苯胺納米纖維的直徑幾乎不

5、變，平均直徑約為40-60nm，當APS濃度高于0.5mol/L時，聚苯胺為顆粒狀，顆粒的直徑約為40-50nm。
　　 2. 研究了葡萄糖氧化酶在聚苯胺納米纖維表面的固定、直接電子轉移以及對葡萄糖氧化的電催化性能。將聚苯胺納米纖維修飾到玻碳（GC）電極表面制備了PANI/GC電極，并通過共價鍵合的方法將葡萄糖氧化酶（Gox）固定到聚苯胺納米纖維表面形成Gox-PANI/GC電極；用循環(huán)伏安和計時電流法研究了該電極的電化學性能，

6、結果表明，Gox在聚苯胺納米纖維表面能進行有效和穩(wěn)定的直接電子轉移反應，伏安曲線上表現(xiàn)出一對良好的、幾乎對稱的氧化還原峰，式量電位為-418mV（pH 7.0，10mV/s)，其直接電子轉移的表觀速率常數(shù)為（6.3±1.6）s-1。進一步的實驗結果表明，Gox-PANI/GC電極對葡萄糖的氧化具有良好的催化作用，催化電流與葡萄糖濃度在0.01-1.0mmol/L 范圍內有線性關系，表現(xiàn)出典型的Michaelis-Menten動力學特征，