聚苯胺、聚吡咯的制備及電化學性能研究.pdf

1、導電高分子聚苯胺(PAni)和聚吡咯(PPy)具有易合成、環境穩定性好、氧化還原可逆性好、導電性高等優點，在生命科學、傳感器、電池、光電器件、和金屬防腐等領域有重要的研究和應用價值。本文在不銹鋼表面制備了不同物質摻雜的PAni膜和PPy膜，采用紅外光譜、掃描電子顯微鏡分別對導電PAni和PPy的結構、形貌進行了表征，采用線性掃描伏安曲線、自腐蝕電位-時間曲線、動電位極化曲線、電化學阻抗譜等方法研究了PAni和PPy對不銹鋼的防腐蝕機理，

2、采用循環伏安法和恒電流充放電曲線研究了貴金屬摻雜的PAni復合物的電容性質。
　　采用循環伏安法分別在不銹鋼表面在不含和含1mmolL-1H2PtCl6的苯胺+高氯酸溶液中合成PAni膜和Pt摻雜的PAni復合物膜，在2molL-1H2SO4溶液中研究了兩種膜對不銹鋼的防腐蝕作用，在0.5molL-1H2SO4溶液中研究了兩種膜的電容性能。結果表明，循環伏安法合成復合物時每圈循環沉積鉑的量隨循環圈數先增加后減少，鉑在聚苯胺膜內外都

3、有分布。自腐蝕電位-時間曲線結果表明PAni膜摻雜了Pt可以催化氧還原反應，氧化還原態聚苯胺，從而維持對不銹鋼的保護。動電位極化曲線結果表明PAni/Pt復合物膜相較于純PAni膜對不銹鋼提供更長時間的保護。電化學阻抗譜結果表明，摻雜了Pt的PAni復合物膜電荷傳遞阻抗在14h內并無明顯增大，離子擴散模型接近理想電容型離子擴散，說明PAni/Pt復合物中的氧化態聚苯胺濃度一直比較大。PAni/Pt復合物膜的循環伏安曲線面積大于PAni膜

4、，恒電流充放電曲線測試時PAni/Pt復合物膜的放電時間比PAni膜長，表明PAni/Pt的儲電能力比PAni膜好。
　　采用恒電位法在不含和含0.1molL-1鐵氰化鉀(K3Fe(CN)6)的苯胺+硫酸+硝酸鉀溶液中在不銹鋼表面制備了PAni膜(簡記為PAni和PAni-Fe(CN)6)，研究了這兩種PAni膜對不銹鋼的防腐蝕作用。結果表明溶液中的鐵氰化鉀有利于不銹鋼表面的鈍化，電位階躍的電流-時間曲線結果表明Fe(CN)63-

5、摻雜的PAni膜能抑制不銹鋼在0.1molL-1HCl+0.1molL-1H2SO4溶液中的小孔腐蝕。在0.1molL-1HCl溶液中SS/PAni-Fe(CN)6的自腐蝕電位維持高電位的時間更長，并且SS/PAni-Fe(CN)6的自腐蝕電位始終高于SS/PAni。在0.02molL-1HCl+0.04molL-1H2SO4溶液中的動電位極化曲線結果表明PAni-Fe(CN)6膜中Fe(CN)63-能與不銹鋼表面附近溶解的金屬離子結合

6、形成金屬鐵氰化物薄層覆蓋在不銹鋼的鈍化膜上，使鈍化層得以穩定，隨浸泡時間延長，SS/PAni-Fe(CN)6的自腐蝕電位有所升高，自腐蝕電流減小。在0.02molL-1HCl+0.04molL-1H2SO4溶液中測得的波特幅頻圖中，SS/PAni-Fe(CN)6在中頻段出現一條斜線，說明PAni-Fe(CN)6膜能更好的阻止腐蝕溶液的滲透。
　　采用恒電位法在不含和含0.02molL-1二（2-乙基己基）琥珀酸酯磺酸鈉(AOT)的

7、吡咯+對甲基苯磺酸溶液中在不銹鋼表面制備了PPy膜(簡記為PPy-HTSO和PPy-HTSO-AOT)。研究了PPy膜在NaCl溶液中對不銹鋼的防腐蝕作用。掃描電子顯微鏡結果表明PPy-HTSO膜表面顆粒堆積，成團聚狀，而PPy-HTSO-AOT膜表面顆粒均勻分布。在0.5molL-1NaNO3溶液中的循環伏安曲線結果表明AOT摻雜的PPy膜與小體積陰離子的離子交換反應受到抑制。自腐蝕電位時間-曲線結果表明SS/PPy-HTSO-AOT

8、的自腐蝕電位下降更慢，自腐蝕電位相對更高。動電位極化曲線測試時，SS/PPy-HTSO-AOT浸泡2h后自腐蝕電流變化不大，說明PPy-HTSO-AOT膜對腐蝕溶液的機械隔離作用更好。波特幅頻圖中，SS/PPy-HTSO-AOT在中頻段出現一條斜線，這說明PPy-HTSO-AOT膜能更好地阻止腐蝕溶液的滲透。在波特幅頻圖0.01Hz處，SS/PPy-HTSO-AOT的阻抗模值比SS/PPy-HTSO高一個數量級，奈奎斯特圖中前者的界面電