聚天青C及苯胺與天青C共聚物的電化學(xué)合成和性質(zhì)研究.pdf

1、導(dǎo)電聚合物作為一種新興的材料，廣泛用于可充電電池、電催化、電致變色裝置、光電轉(zhuǎn)換、超級電容器等領(lǐng)域。在眾多的導(dǎo)電高聚物中，聚苯胺是導(dǎo)研究最多、且最具有應(yīng)用前景的導(dǎo)電聚合物材料。本論文通過循環(huán)伏安法制備了聚天青C以及苯胺與天青C共聚物，并對它們的電化學(xué)活性與電化學(xué)性能進行了詳細的研究。本論文中的思路與實驗方法，對于研究、開發(fā)其他導(dǎo)電高分子具有重要的借鑒意義。
　　一、聚天青C的電化學(xué)合成及其電化學(xué)性質(zhì)和電致變色性能
　　在鉑電

2、極上，聚天青C通過循環(huán)伏安法合成。單體溶液的pH值和使用的氧化電位的高低強烈地影響天青C的聚合速率及其聚合物的性能。在最佳聚合條件下制備的聚合物在pH≤11的0.2 mol·L-1磷酸鹽緩沖溶液（含0.25 mol·L-1氯化鈉）仍具有很高的電化學(xué)活性。這主要是由于在聚合物鏈上存在具有電化學(xué)活性的噻嗪環(huán)引起的。聚合物膜顯示隨應(yīng)用電位的不同顯示不同的電致變色性能。通過紫外-可見光譜、紅外光譜以及 X-射線光電子能譜等方法對聚天青 C進行表

3、征。掃面電鏡結(jié)果表明聚天青 C具有皺褶結(jié)構(gòu)的地貌特征。
　　二、基于聚天青C膜的無酶過氧化氫傳感器
　　聚天青C用作電催化劑可以降低過氧化氫在鉑片上的過電位。在鉑金電極上，含天青C和氯化鈉的磷酸鹽溶液中通過循環(huán)伏安法合成。循環(huán)伏安法和計時電流法研究結(jié)果表明聚天青C修飾電極對過氧化氫具有優(yōu)越的電催化氧化活性。此外，研究發(fā)現(xiàn)該修飾電極可以用于檢測過氧化氫。這種無酶的過氧化氫傳感器的具有寬的檢測線性范圍(1–700μmol·L-1

4、)、快速的響應(yīng)(2 s)、低的檢測限(0.12μmol·L-1)、高的靈敏度、長期的穩(wěn)定性和價格便宜等優(yōu)點。
　　三、苯胺與天青C共聚物的電化學(xué)合成及其電化學(xué)活性和電致變色性能
　　在中等酸度的水溶液中，一種新穎的導(dǎo)電聚合物，苯胺與天青C的共聚物，通過循環(huán)伏安法制備了。共聚速率和共聚物的電化學(xué)性能強烈地受到pH、掃描電位上限、單體的配料比等聚合條件的影響。獲得的共聚物在pH10.0時仍具有較高的電化學(xué)活性。在氧化銦錫導(dǎo)電玻璃

5、電極上制備的共聚物膜在低的操作電位時具有黑色到透明的電致變色性能。共聚物的紅外光譜和X-射線光電子能譜的實驗結(jié)果表明共聚物鏈中存在天青C單體單元以及Cl離子在共聚時摻雜進聚合物膜了。掃面電鏡(SEM)結(jié)果表明共聚物膜是由平均粒徑為1μm的聚合物花型微米粒子構(gòu)成的。
　　四、基于苯胺與天青C共聚物膜的過氧化物生物傳感器
　　在鉑片上，通過循環(huán)伏安法制備苯胺與天青C共聚物膜，利用電化學(xué)摻雜法將辣根過氧化物酶(HRP)固定在共聚物

6、膜上，獲得苯胺與天青 C共聚物固定過氧化物酶電極。該方法制備的酶電極對H2O2具有很好的電催化還原作用。采用計時電流法分別討論了操作電位、溶液pH值、反應(yīng)溫度以及H2O2濃度等因數(shù)對該生物傳感器響應(yīng)電流的影響，以此得到該生物傳感器最佳的操作條件。在最佳操作條件下,生物傳感器響應(yīng)電流與H2O2濃度的線性關(guān)系為5.0μmol·L?1?60.0 mmol·L-1。
　　五、可充電的鋅－苯胺/天青C共聚物蓄電池
　　在苯胺、天青C和

7、硫酸的混合溶液中，進行電解，制備苯胺與天青C共聚物，并對所合成的共聚采用紅外光譜、紫外-可見光譜以及掃描電鏡等手段進行表征，結(jié)果均表明共聚物不是聚苯胺與聚天青C簡單的復(fù)合，即共聚物被成功地合成?；诠簿畚镌诤琙nCl2與NH4Cl溶液中的交流阻抗結(jié)果，組裝了以2.0 mol·L-1ZnCl2與3.0 mol·L-1 NH4Cl的混合溶液作為電解液，苯胺與天青C共聚物作為陰極，鋅片為陽極，隔膜為維尼倫布的二次電池。在0.7-1.5 V下，