導(dǎo)電聚合物復(fù)合膜修飾電極及其應(yīng)用研究.pdf

1、導(dǎo)電聚合物具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，在電化學(xué)催化、化學(xué)生物傳感、電化學(xué)電容、催化劑載體等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。在眾多導(dǎo)電聚合物中聚苯胺（PANI）由于原料易得、制備簡(jiǎn)單、電導(dǎo)率高、環(huán)境穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，作為催化劑載體的應(yīng)用日益受到重視。近年來(lái)，直接甲醇燃料電池（DMFC）以其獨(dú)特的優(yōu)越性可能成為未來(lái)可移動(dòng)動(dòng)力電源的首選。但目前DMFC 仍然存在一些關(guān)鍵的問(wèn)題，如Pt 催化劑的毒化、陽(yáng)極催化劑的低催化活性等問(wèn)題限制了DMFC的商業(yè)化進(jìn)程

2、。為了改進(jìn)Pt的電催化性能以及降低或消除催化劑的毒化，可以通過(guò)改變催化劑的組分和選擇不同的催化劑載體。因此，制備實(shí)用型導(dǎo)電聚合物復(fù)合膜載體以及對(duì)其修飾電極的性能進(jìn)行研究很有意義。
　　 本論文采用電化學(xué)聚合法制備了以多孔狀雙層結(jié)構(gòu)的聚苯胺（PAN）/ 聚砜（PSF）導(dǎo)電復(fù)合膜為基的三類復(fù)合膜修飾電極，利用多種實(shí)驗(yàn)手段對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并對(duì)它的電化學(xué)催化活性尤其是對(duì)載鉑釕后的修飾電極對(duì)甲醇的電催化氧化性能進(jìn)行了廣泛細(xì)致的研

3、究。論文共分五章，具體內(nèi)容概括如下：
　　 第一章：對(duì)導(dǎo)電聚合物、導(dǎo)電聚合物修飾電極的一些相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了概述。
　　 同時(shí)對(duì)目標(biāo)導(dǎo)電聚合物在酚類物質(zhì)的電催化氧化以及在直接甲醇燃料電池中的應(yīng)用作了簡(jiǎn)要介紹。
　　 第二章：對(duì)本文涉及的電化學(xué)方法，即循環(huán)伏安法（CV）、交流阻抗法（EIS）以及計(jì)時(shí)電流法（IT）的概念、原理及數(shù)據(jù)分析作了概述和討論。
　　 第三章：采用電化學(xué)循環(huán)伏安法在硫酸溶液中電聚合制備了聚

4、苯胺（PANI）/聚砜（PSF）復(fù)合膜修飾電極。分別用SEM和FTIR表征了復(fù)合膜的表面形態(tài)和化學(xué)組分，并用電化學(xué)方法對(duì)復(fù)合膜修飾電極的電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。SEM和FTIR測(cè)試結(jié)果表明：復(fù)合膜呈不對(duì)稱雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層（與導(dǎo)電基質(zhì)接觸）是由聚苯胺組成的多孔導(dǎo)電層，而外層（與電解質(zhì)溶液接觸）則是由聚砜組成的微孔絕緣層；電化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：復(fù)合膜修飾電極對(duì)對(duì)苯二酚（H2Q）和鄰苯二酚（PC）具有非常顯著的電催化活性，以致于對(duì)鄰苯二酚電催化氧化

5、的電子分步轉(zhuǎn)移過(guò)程清楚地區(qū)分開來(lái)，此外，它對(duì)苯二酚的單組分及其混合體系均能定量響應(yīng)，因此，它在苯酚類化合物的監(jiān)測(cè)方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　 第四章：首先制備了PANI/PSF復(fù)合膜修飾電極，然后在其上電沉積PtRu粒子得到PtRu/PAN/PSF復(fù)合膜修飾電極。分別用EDS和SEM表征了復(fù)合膜的化學(xué)組分和表面形態(tài)，并用電化學(xué)方法對(duì)PtRu/PAN/PSF和Pt/PAN/PSF復(fù)合膜修飾電極的電化學(xué)性能進(jìn)行了對(duì)比。SEM和ED

6、S測(cè)試結(jié)果表明：PtRu離子均勻地分散在內(nèi)層的多孔聚苯胺層，形成了高分散的復(fù)合膜修飾電極。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：PtRu/PAN/PSF復(fù)合膜修飾電極對(duì)甲醇的電催化活性比Pt/PAN/PSF電極的高，并且具有更好的穩(wěn)定性，鉑釕的沉積不僅改變了催化劑表面對(duì)氫的吸附性質(zhì)，而且使氧化物還原峰電位向陰極方向移動(dòng)。另外,對(duì)在不同濃度下沉積的鉑釕電極對(duì)甲醇的催化效果也作了討論，驗(yàn)證了RPt:Ru=2:1 時(shí),復(fù)合膜電極具有最好的催化活性。因此，PtR

7、u/PAN/PSF復(fù)合膜修飾電極在DMFC中具有很廣泛的應(yīng)用。
　　 第五章：首先制備了Pt-CeO2/PAN/PSF復(fù)合膜修飾電極，用電化學(xué)方法研究了Pt-CeO2/PAN/PSF復(fù)合膜修飾電極對(duì)甲醇的電催化氧化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：鉑與氧化鈰在復(fù)合膜上的不同含量以及不同負(fù)載順序都會(huì)影響復(fù)合膜修飾電極電催化氧化甲醇的性能；在最佳條件下制備的Pt-CeO2/PAN/PSF復(fù)合膜修飾電極對(duì)甲醇的活性最高、耐CO中毒最好，進(jìn)一步驗(yàn)證了