導(dǎo)電高分子—二氧化鈦納米自組裝雜化膜的制備、表征及其光電轉(zhuǎn)換性質(zhì).pdf

1、本論文工作以研究具有光電轉(zhuǎn)換特性的導(dǎo)電高分子—二氧化鈦納米自組裝雜化膜材料作為主要研究對象。利用逐層自組裝技術(shù)(layer-by-layerself-assemblytechnique，LBL)制備了兩種新型的、高度有序的磺化聚苯胺(SPAn)-TiO2多層自組裝超薄膜。一種是利用靜電作用力在基片上交替沉積荷負(fù)電荷的自摻雜磺化聚苯胺SD-SPAn和荷正電荷的TiO2膠體；另一種是通過表面溶膠—凝膠法(surfacesol-gelproc

2、ess)由HCl-外摻雜磺化聚苯胺ED-SPAn和TiCl4的甲醇—甲苯(體積比為1：1)溶液制得。另外，利用原位自組裝技術(shù)(in-situself-assemblytechnique)將經(jīng)過表面處理的各種基片浸入含吡咯和TiO2的混合溶液中，在氧化劑作用下通過原位聚合吡咯單體，將TiO2包埋在聚吡咯膜中，制得了聚吡咯PPy-TiO2納米雜化膜。采用UV-Vis光譜、IR光譜、原子力顯微鏡、CHI660電化學(xué)工作站等對以上所制備的三種導(dǎo)

3、電高分子—二氧化鈦納米自組裝雜化膜進(jìn)行組成、結(jié)構(gòu)和光電轉(zhuǎn)換性能的研究。 研究結(jié)果表明，通過不同的組裝方法，上述各導(dǎo)電高分子和二氧化鈦均可被成功組裝到雜化膜中。兩種SPAn/TiO2LBL膜的UV-Vis特征峰的吸光度與膜的層數(shù)呈線性增長關(guān)系，說明制備出的LBL膜均勻性良好。SD-SPAn/TiO2膜中TiO2的UV-Vis特征峰較ED-SPAn/TiO2膜中的發(fā)生了藍(lán)移，表明SD-SPAn/TiO2膜中TiO2粒徑比ED-SPA

4、n/TiO2膜中的大，這與原子力顯微鏡(AFM)檢測結(jié)果一致。AFM表明制備的兩種LBL膜表面平滑，粒子大小均勻，從圖中可以推測SD-SPAn/TiO2膜中TiO2的平均粒徑約為100nm，而ED-SPAn/TiO2膜中的為50nm左右。電化學(xué)和光電化學(xué)測試證明二者在中性溶液中具有不同的電化學(xué)性質(zhì)和光電轉(zhuǎn)換性質(zhì)。在pH=7的0.1mol/LKCl溶液中，SD-SPAn/TiO2膜的循環(huán)伏安曲線中在-0.02V出現(xiàn)一個陽極峰，而在-0.3

5、和～0V(vsAg/AgCl)分別出現(xiàn)兩個陰極峰，在光照下具有較快但不穩(wěn)定的光電流響應(yīng)。而ED-SPAn/TiO2LBL膜的循環(huán)伏安曲線中只在-0.32V處出現(xiàn)一個陽極峰，在光照下具有較慢但比較穩(wěn)定的光電流響應(yīng)。另外，我們研究了兩種SPAn/TiO2LBL膜對靛紅溶液的光降解作用，初步探討了兩種膜的紫外光催化和光電催化降解染料的性能。測試結(jié)果表明，90min內(nèi)，SD-SPAn/TiO2膜在對靛紅溶液的降解效率達(dá)到了49％，具有較好的光催

6、化性能。但較之SD-SPAn/TiO2膜，ED-SPAn/TiO2膜的光電催化降解能力更強(qiáng)，90min內(nèi)達(dá)到了57％。這可能與SPAn與TiO2之間的相互作用有關(guān)。SD-SPAn與TiO2之間以靜電吸引力結(jié)合，在施加外加電壓時變得不夠穩(wěn)定；而ED-SPAn與TiO2之間以共價鍵連接，穩(wěn)定性強(qiáng)。 在制備聚吡咯PPy-TiO2納米雜化膜過程中，前80min內(nèi)PPy-TiO2雜化膜的特征吸光度隨著沉積時間而線性增長，因此可以通過控制沉