聚苯胺及其衍生物基功能材料的電化學制備與應用研究.pdf

1、有機導電聚合物具有優(yōu)良的物理化學性能，在電催化、超電容、生物傳感等諸多領域有著廣泛的應用前景。在眾多的有機導電聚合物中，聚苯胺（PANI）及其衍生物由于原料廉價易得、合成簡單、電導率較高、環(huán)境穩(wěn)定性好等特點已成為當今研究的熱點。近年來，隨著復合材料的飛速發(fā)展，一些具有納米尺寸的金屬氧化物、金屬微粒與聚苯胺及其衍生物的復合膜已被成功地合成出來，這種具有特殊結構的復合膜可望在保持聚苯胺及其衍生物原有性能的基礎上進一步拓展其功能特性。此外，為

2、了克服無機酸摻雜的導電態(tài)聚苯胺不溶于水和有機溶劑、在中性介質(zhì)中導電和電化學活性差、耐高溫性能不好等缺點近年來也采取了許多改進措施。 本論文分別采用脈沖電位（PPM）、脈沖電流（PGM）、循環(huán)伏安（CV）等電化學方法合成了具有納米結構的Pt修飾聚苯胺-金屬氧化物復合膜、 Pt修飾聚鄰甲苯胺復合膜以及有機酸摻雜的微纖維聚苯胺，并就它們在電催化領域和超電容領域的應用展開了研究，論文主要研究結果如下： 1. 采用脈沖電位法在鈦電

3、極表面合成了聚苯胺-三氧化鎢（PANI-WO3）復合膜。掃描電鏡照片表明，粒徑100~150 nm的WO3微粒較好地分散在納米纖維狀PANI中，WO3在膜中的嵌入對PANI的形貌沒有產(chǎn)生明顯的影響。研究結果表明，PANI-WO3膜具有良好的電化學活性，有著比單純納米纖維PANI更小的電化學阻抗。與Pt/PANI電極相比，Pt/PANI-WO3電極對甲醛的電化學氧化呈現(xiàn)出了更好的催化活性；在相同的PANI膜厚和Pt載量的條件下，Pt/PA

4、NI-WO3電極對甲醛氧化催化活性是Pt/PANI電極的2~3倍。 2. 采用兩步法在不銹鋼電極上制備了Pt修飾聚鄰甲苯胺（POT）復合膜電極。并對復合膜電極在0.5 mol L-1 H2SO4體系進行電化學研究。結果表明，Pt微粒在不失自己活性的條件下能顯著提高POT膜層的電化學活性。同時，文中還考察了Pt/POT/SS電極在0.5 mol L-1 H2SO4 + 2.0 mol L-1 CH3OH體系對甲醇氧化的電催化性能。

5、結果表明，Pt/POT/SS電極對甲醇的氧化具有優(yōu)異的電催化活性和良好的穩(wěn)定性。這是由于Pt微粒和POT之間的協(xié)同效應。論文就POT膜厚、沉積Pt微粒的脈沖電流密度以及Pt載量對甲醇電化學氧化的影響進行了研究。 3. 在對甲苯磺酸（TSA）體系采用脈沖電流法制備了對甲苯磺酸摻雜微纖維聚苯胺（PANI-TSA）。掃描電子顯微鏡（SEM）對膜層形貌觀察表明，PANI-TSA膜是由長度為1~2 μm、直徑為150 nm左右的纖維交織而