鈀修飾PAn-PTFE復(fù)合膜材料的制備及氫敏性研究.pdf

1、金屬鈀對(duì)氫氣具有獨(dú)特的選擇性，鈀膜已成為制備氫氣傳感器敏感元件的一類重要材料。將鈀與聚合物基膜相結(jié)合，可以兼得鈀膜和聚合物基膜的特點(diǎn)，有利于抑制氫脆現(xiàn)象，延長(zhǎng)鈀膜的使用壽命，減少鈀的用量，降低成本，因而鈀/聚合物基復(fù)合膜可以廣泛用于制作為氫氣傳感器的氫氣敏感元件。 聚苯胺具有穩(wěn)定性好、電導(dǎo)率高、結(jié)構(gòu)多樣化、摻雜機(jī)制特殊等特點(diǎn)，且制備成本低廉，是最具應(yīng)用前景的導(dǎo)電高聚物之一。金屬微顆粒修飾聚苯胺具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，并對(duì)某些電化學(xué)反

2、應(yīng)具有電催化作用，同時(shí)可節(jié)省大量的貴金屬材料，因此成為一個(gè)新的研究領(lǐng)域。 論文將鈀、聚苯胺及聚四氟乙烯膜結(jié)合進(jìn)行研究。以膜相滲透化學(xué)原位聚合法，采用過硫酸銨((NH<,4>)<,2>S<,2>O<,8>)作為氧化劑，使苯胺化學(xué)聚合于聚四氟乙烯(PTFE)基體膜的微孔壁中，得到了結(jié)合緊密的PAn/PTFE復(fù)合導(dǎo)電膜。同時(shí)采用化學(xué)沉積法和電化學(xué)沉積法分別在PTFE膜及PAn/PTFE膜上沉積鈀，制備出了幾種鈀復(fù)合膜。本論文重點(diǎn)考察了

3、電沉積鈀過程中的PdCl<,2>濃度、HCl濃度以及電沉積時(shí)間等因素對(duì)復(fù)合膜I-V特性的影響，確立了在實(shí)驗(yàn)室條件下電化學(xué)沉積方法制備Pd/PAn/PTFE復(fù)合膜的優(yōu)化條件：PdCl<,2>濃度2 mmol·L<'-1>，HCl濃度0.5 mol·L<'-1>，電鍍時(shí)間6 min。 通過測(cè)量復(fù)合膜的I-V特性可知，Pd/PAn/PTFE膜復(fù)合膜上鈀與聚苯胺的接觸方式為歐姆接觸。在氫敏性方面，通過測(cè)量在一定電壓下鈀復(fù)合膜吸氫前后電流

4、值的變化情況來考察了幾種鈀復(fù)合膜氫敏性能。結(jié)果表明，化學(xué)沉積法制得的Pd/PTFE膜及Pd/PAn/PTFE膜在反復(fù)吸放2％的氫氣4次后出現(xiàn)起泡、脫落現(xiàn)象；而電沉積法制得的Pd/PAn/PTFE復(fù)合膜在反復(fù)吸放2％的氫氣4次后不會(huì)脫層和起泡，因此，電沉積法制得的Pd/PAn/PTFE復(fù)合膜具有更好的穩(wěn)定性。而且能夠?qū)?.5％含量以上的氫氣(vt，在氮?dú)庵?作出響應(yīng)。 通過x射線衍射分析證實(shí)了Pd/PAn/PTFE復(fù)合膜上鈀微粒的

5、存在，但顆粒較??；通過掃描電鏡和原子力顯微鏡觀察了電化學(xué)沉積法制備的Pd/PAn/PTFE復(fù)合膜的表面微觀形貌，觀察了鈀金屬在PAn/PTFE膜上分布情況，PAn/PTFE膜的表面鈀呈球狀微粒，數(shù)量較少。 初步探討聚苯胺與鈀作用的機(jī)理發(fā)現(xiàn)，聚苯胺在鈀的沉積過程中具有催化作用；從鈀復(fù)合膜的氫敏性研究中可推斷出，PAn/PTFE復(fù)合膜上的鈀將氫分子解離為氫原子，氫原子在鈀一聚苯胺界面被離子化后進(jìn)入聚苯胺，形成摻雜，從而使聚苯胺的導(dǎo)電