電化學方法制備納米纖維聚苯胺.pdf

1、本文論述了電化學方法制備納米纖維聚苯胺，主要研究結果如下： 1.采用脈沖電流法在不同的基底材料表面沉積導電聚苯胺。苯胺在0.3molL-1苯胺+1molL-1HNO3溶液中聚合時的計時電位曲線和基底材料在HNO3底液中的陽極極化曲線表明，貴金屬Pt、Ru可穩定存在于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，但只有SS和Al經較高的電極電位和一定的極化時間后，能在其表面形成聚

2、苯胺膜；而Ti和Zr由于在聚合過程中電極電位不能建立穩態，不適用于苯胺的PGM聚合?；钚越饘貾b、Cu和Ag在達到苯胺單體聚合電位之前會發生陽極溶解，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構，纖維直徑80～100nm，纖維與纖維之間存在很多孔隙。而循環伏安(CV)和電化學阻抗譜(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、呈現不同的電化學反應活性。 2.通過計時電位法和掃描電子顯微鏡，表征了采用PGM聚合苯胺時膜層生長過程的電化學特征和微觀形貌，并通過循環伏安法研究了苯胺的聚合速率。結果表明，聚苯胺的生長經歷了兩個階段，首先是在裸不銹鋼電極表面上形成顆粒狀聚苯胺，此時聚合電位較正，約為1.1V；經歷了30s后，電極表面被一層顆粒狀聚苯胺膜所覆蓋，在此基礎上，苯胺繼續生長，聚合電位降至0.75V左右并保持穩定，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過程，并探討了不同脈沖參數對所制得的膜層微觀形貌與電化學行為的影響。根據沉積聚苯胺膜時每個脈沖周期的響應峰電流隨時間的變化曲線可知，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，但電化學特征不同。在聚合的初始階段，陽極電流上升緩慢，此時以初始成核及寡聚物在電極表面的沉積為主，且聚苯胺島的側向生長比法線生長快，直至整個電極表

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

6、成聚苯胺，其生長過程基本與在Ti電極上一致，都是在長成一大致厚度的薄層纖維狀聚苯胺后，聚苯胺纖維開始生長，膜層增厚。但是不同基底材料對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。通過分析苯胺聚合時的計時電流曲線，研究了聚苯胺成核與生長過程的動力學規律，結果表明，苯胺初始生長時遵循二維連續成核生長，此時膜層呈致密顆粒狀結構；當電極表面被一層聚苯胺覆蓋后，苯胺的生長模式轉變為三維連續成核方式，聚苯胺膜開始分支生長