電化學(xué)方法制備納米纖維聚苯胺.pdf

1、本文論述了電化學(xué)方法制備納米纖維聚苯胺，主要研究結(jié)果如下： 1.采用脈沖電流法在不同的基底材料表面沉積導(dǎo)電聚苯胺。苯胺在0.3molL-1苯胺+1molL-1HNO3溶液中聚合時(shí)的計(jì)時(shí)電位曲線和基底材料在HNO3底液中的陽(yáng)極極化曲線表明，貴金屬Pt、Ru可穩(wěn)定存在于HNO3溶液中，其表面能迅速形成聚苯胺膜。盡管SS、Al、Ti和Zr在HNO3溶液中處于鈍化狀態(tài)，但只有SS和Al經(jīng)較高的電極電位和一定的極化時(shí)間后，能在其表面形成聚

2、苯胺膜；而Ti和Zr由于在聚合過(guò)程中電極電位不能建立穩(wěn)態(tài)，不適用于苯胺的PGM聚合?；钚越饘貾b、Cu和Ag在達(dá)到苯胺單體聚合電位之前會(huì)發(fā)生陽(yáng)極溶解，也不適用于苯胺的PGM聚合。掃描電子顯微鏡(SEM)顯示，在Pt、Ru、SS和Al上沉積的聚苯胺膜均呈近似的納米纖維狀結(jié)構(gòu)，纖維直徑80～100nm，纖維與纖維之間存在很多孔隙。而循環(huán)伏安(CV)和電化學(xué)阻抗譜(EIS)的研究表明，不同基底材料上沉積的聚苯胺膜在1molL-1HNO3底液中

3、呈現(xiàn)不同的電化學(xué)反應(yīng)活性。 2.通過(guò)計(jì)時(shí)電位法和掃描電子顯微鏡，表征了采用PGM聚合苯胺時(shí)膜層生長(zhǎng)過(guò)程的電化學(xué)特征和微觀形貌，并通過(guò)循環(huán)伏安法研究了苯胺的聚合速率。結(jié)果表明，聚苯胺的生長(zhǎng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段，首先是在裸不銹鋼電極表面上形成顆粒狀聚苯胺，此時(shí)聚合電位較正，約為1.1V；經(jīng)歷了30s后，電極表面被一層顆粒狀聚苯胺膜所覆蓋，在此基礎(chǔ)上，苯胺繼續(xù)生長(zhǎng)，聚合電位降至0.75V左右并保持穩(wěn)定，最終形成納米纖維狀聚苯胺。 3

4、.采用脈沖電位法在鈦電極表面合成了納米纖維狀聚苯胺膜，研究了聚苯胺在鈦電極上的生長(zhǎng)過(guò)程，并探討了不同脈沖參數(shù)對(duì)所制得的膜層微觀形貌與電化學(xué)行為的影響。根據(jù)沉積聚苯胺膜時(shí)每個(gè)脈沖周期的響應(yīng)峰電流隨時(shí)間的變化曲線可知，采用脈沖電位法在鈦電極表面合成聚苯胺，與采用脈沖電流法在不銹鋼上合成聚苯胺類似，但電化學(xué)特征不同。在聚合的初始階段，陽(yáng)極電流上升緩慢，此時(shí)以初始成核及寡聚物在電極表面的沉積為主，且聚苯胺島的側(cè)向生長(zhǎng)比法線生長(zhǎng)快，直至整個(gè)電極表

5、面被一層致密的顆粒狀聚苯胺所覆蓋。隨后，陽(yáng)極電流呈指數(shù)上升，聚合物鏈開(kāi)始分支，聚苯胺以納米纖維的形式生長(zhǎng)，當(dāng)原來(lái)的顆粒狀聚苯胺膜層表面被一層聚苯胺纖維所覆蓋后，陽(yáng)極電流下降到一穩(wěn)定值，最終形成均一的納米纖維狀結(jié)構(gòu)，纖維直徑60～100nm。當(dāng)控制陽(yáng)極和陰極脈沖時(shí)間分別為0.8s和0.1s，陽(yáng)極和陰極電位分別為1.0V和0V時(shí)，可獲得高質(zhì)量的納米纖維聚苯胺膜層，其電化學(xué)活性也相對(duì)更好。 4.采用脈沖電位法在Pt、Zr和Al電極上合

6、成聚苯胺，其生長(zhǎng)過(guò)程基本與在Ti電極上一致，都是在長(zhǎng)成一大致厚度的薄層纖維狀聚苯胺后，聚苯胺纖維開(kāi)始生長(zhǎng)，膜層增厚。但是不同基底材料對(duì)苯胺初始階段聚合的催化能力各不相同，Pt最好，Ti和Zr次之，Al最差。通過(guò)分析苯胺聚合時(shí)的計(jì)時(shí)電流曲線，研究了聚苯胺成核與生長(zhǎng)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)規(guī)律，結(jié)果表明，苯胺初始生長(zhǎng)時(shí)遵循二維連續(xù)成核生長(zhǎng)，此時(shí)膜層呈致密顆粒狀結(jié)構(gòu)；當(dāng)電極表面被一層聚苯胺覆蓋后，苯胺的生長(zhǎng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)槿S連續(xù)成核方式，聚苯胺膜開(kāi)始分支生長(zhǎng)