聚苯胺、贵金属纳米材料修饰电极之制备与应用

《聚苯胺、贵金属纳米材料修饰电极之制备与应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、聚苯胺、贵金属纳米材料修饰电极之制备与应用第一章绪论1.1导电聚合物概述导电聚合物定义为能够导电的共辄71键的有机聚合物，它实现了从绝缘体到半导体、再到导体的变化（10_9~105S/cm),是所有物质中能够完成这种形态变化跨度最大的，具有高电导率、半导体特性、电容性、电化学活性和光学性能。导电聚合物已应用于多个领域，比如用作化学电源的电极材料、修饰电极、酶电极、电色显示、电催化、金属防腐烛、电化学传感器等，主要的导电聚合物有聚啦咯（PPY)、聚苯胺（PANI)和聚噻盼(PTH)等。其中聚苯胺以合成原料简单、易得，且成本远比聚Pttn各和聚噻盼低，同时电导

2、率高，环境稳定性好，再加上其独特的化学和电化学性能，已成为最有应用价值的导电聚合物之一。聚苯胺的另两个重要特性就是电致变色性和不可加工性。聚苯胺的电致变色效应与氧化还原反应和质子化过程(pH值）有关。据报道，在0.2~1.0V(vs.SCE，饱和甘萊电极），聚苯胺膜的颜色随电位变化而变化，呈现完全可逆的电化学活性和电致变色效应。对绝大多数导电聚合物而言，可加工性能都不太理想，因此，不溶不溶是阻碍聚苯胺应用的难题。由于聚苯胺是刚性链结构，链间相互作用很强，一般不溶。解决可溶性的一个途径是对阴离子诱导方法，即使用助溶的柔性基团成为掺杂阴离子的一部分。该法既解决

3、了聚苯胺的可溶性问题，又可以得到高电导的聚合物。此外，聚苯胺还具有光电转换性质、高导电性、非线性光学特性、氧化还原可逆性和电致变色性。..1.2聚苯胺早在1834年，聚苯胺便被人们所发现并合成，当时更多的将其认作为苯胺黑应用于黑色颜料，但并未引起科学界的注意。自1862年LethebyH.研究聚苯胺以来，聚苯胺己经经过了苯胺黑的本质讨论、有机半导体的开发及导电聚合物研究热点这三个阶段。期间，Macdiarmid对聚苯胺结构模型进行了分析Andreatta等研究了聚苯胺合成条件对其性质的影响Diaz等人用电化学方法制备聚苯胺薄膜Okabayashi等人对聚苯

4、胺的应用作了详细的阐述[到目前为止，聚苯胺的链结构、掺杂反应、导电机理等重要问题已基本得到阐明[9，

5、0，1

6、]。市场所合成的聚苯胺有通过苯胺单体直接化学法或电化学方法合成的，也有通过聚苯胺的衍生物所制得的。聚苯胺原料便宜，合成简便，耐高温及抗氧化性能良好，有较高的电导性和潜在的溶解、熔融加工可能性，易成膜且膜柔软、坚朝和具有优良的电致变色性等优点，在很多领域及高科技等方面有着广泛的应用則景。..第二章静电自组装聚苯胺/钮纳米多层膜及其性能研究2.1引言在多相纳米复合材料中，通常掺入纳米单元如纳米颗粒或纳米管来增强材料的机械、导电和催化等性能。由于钮纳米

7、及其复合材料的尺寸、分散可控性使其在催化[47，48]、储氧[54]和生物传感方面有着广泛的应用。钮纳米复合材料一般通过还原剂或聚合物来还原把盐制得把金属纳米[45，5G]。将金属纳米嵌入到导电聚合物中可以有效控制纳米颗粒的尺寸、形状和大大提高其催化活性，这引发了研究工的极大兴趣此外，金属纳米颗粒在聚苯胺中分散，减小了颗粒聚集现象，获得了更大的反应比表面积[28]。聚苯胺具有高导电性、良好的氧化还原性和环境稳定性，其结构中的氮可以通过金属-氮配位对金属颗粒起到很好的稳定化作用[27，47]。因此，导电聚苯胺是制备金属复合材料的理想基底[29]。制备聚苯胺/

8、钯纳米复合材料的方法包括在聚合的苯胺上电沉积钮[48，55]，在聚苯胺上预先合成钮纳米后用乙醇等还原剂还原或将聚苯胺和钮盐直接混合[43]。近年，有报道关于用层层自组装方法制备聚合物/金属纳米复合材料[56，47]。用该方法制得多层膜的膜层间有很强的相互作用，极大的提高了其分散性和机械性。层层自组装是交替聚合物和金属纳米颗粒制备的均相纳米复合物的常用方法。本章首次报道了一种用聚苯胺和六氯钮酸钾通过静电吸附作用层层自组装的方法，之后原位还原聚苯胺/把盐多层膜制得聚苯胺/把纳米多层膜。..2.2实验部分2.2.1仪器及试剂六氯艳酸钾（KzPdCU，聚苯胺（PA

9、NI，Emeraldinebase,平均分子量VU65,000)，对-氨基苯擴酸（4-ASA),对氨基苯甲酸（4-ABA)购于Sigma-Aldrich公司。其它试剂（分析纯）购于国药集团化学试剂有限公司。高氯酸锂（LiC104)在100°C温度下供干过夜。质子化聚苯胺以2mmol/L重复单元的浓度按照