聚苯胺层状α-磷酸锆杂化膜的制备和电化学性能研究

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1、万方数据声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：至丝垒日期：竺!生』：!兰关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学

2、校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：导师签名：互轻缸日期：驯乒厂／三日期：w／V．石．，b万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文聚苯胺／层状。L一磷酸锆杂化膜的制备和电化学性能研究摘要目前，有机．无机杂化材料因其优良的性质受到越来越多的关注。其中有机一无机电活性功能材料是一种电子．离子的混合导体，通过改变其氧化还原状态可以实现对离子的吸附和脱附，其在离子交换、化学传感器、电催化等方面有广泛

3、的应用。聚合物聚苯胺删)是一种研究最广泛的导电材料，其具有低成本，高导电性，结构易修饰，质子酸可掺杂性等优点，一般在酸性条件中使用。层状Ⅱ．磷酸锆(u．ZrP)是具有很高的热稳定性和化学稳定性的层状化合物，其制备方法简便，作为一种含有可交换质子的固体酸，经过剥层可形成纳米单片，更有利于质子交换，但其导电性有待进一步提高，因此我们提出将PANI和a．ZrP杂化制备有机一无机电活性材料，Ⅱ～ZrP层间的一给PAN[提供质子酸，同时，PAN／改善了n—ZrP的导电性，可以使聚苯胺材料适用于中性条件中。论文研究内容大致

4、分为三部分，第一部分主要考察了剥层溶剂对PANI／a．ZrP杂化膜的电化学性能的影响，第二部分是电化学制备PANI／0【一ZrP杂化膜并用该膜对钾离子进行检测，第三部分研究了PANI／Ⅱ．ZrP杂化膜对金属离子的选择性吸附。论文第三章分别采用乙腈和水体系剥层Q-ZrP，在碳纸基体上采用循环T万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文伏安法合成了PANI／a—ZrP杂化膜，并考察了不同剥层条件对杂化膜的制备和电化学性能的影响规律。结果表明采用乙腈溶剂制备的杂化膜的层间距(1．42nm)大于水相制各的杂化膜的层问距(1

5、．12nm)，前者的循环伏安性能好于后者，而且对Ni2+更加敏感和有更高的脱附率且交换阻力较小。第四章主要采用乙腈剥层的Q．ZrP与苯胺混合物在碳纸基体上电化学沉积制备了PANI／a-ZrP杂化膜，提出了杂化膜形成的机理，并分析了剥层溶剂、苯胺浓度对杂化膜电化学性能的影响。PANI／a—ZrP杂化膜是一种新颖的电化学传感器，采用循环伏安法检测钾离子，考察了检测液pH、抗干扰离子对检测结果的影响，并总结了传感器检测钾离子的机理。结果表明PANI／a．ZrP杂化膜对钾离子响应好，钾离子的浓度对数与氧化峰电流在10一

6、～10‘4M和10-4～10。2M内有很好的线性关系，而且PANUa—ZrP具有很好的可逆性和重复性。以乙腈为剥层溶剂，苯胺浓度为o．02mol／L，检测液pH为7．2时检测性能最优，且阳离子Na+和阴离子Cl_对检测的干扰较小。第五章我们采用单极脉冲法在铂基体上制备了PANFa．ZrP杂化膜，通过改变苯胺浓度实现了杂化膜层间距的调控。杂化膜的层间距随着苯胺浓度的增加而增加，当苯胺浓度大于O．02M后层问距的增大逐渐缓慢。这些不同层问距的杂化膜对Cd2+、Pb2+、Ba2+的选择性不同，原因是这三种离子的离子水

7、合离子半径和水合吉布斯自由能不同的。当脉冲次数为400次，制备温度为400C，检测温度为60。C时具有更好的电化学性能。关键词：PANI／a—ZrP杂化，剥层溶剂，电控离子交换，钾离子，层间距万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文PREPARATIONANDELECTROCHEⅦCALPRoPERTY0FHⅦRIDPANI／旺．ZrPFILMABSTRACTOrganicandinorganichybridmaterialshaveattractedmoreandmoreattention．Organicand

8、inorganicelectricfunctionalmaterialwasamixedconductorwithelectronandion，andthismaterialcouldabsorbanddesorbionsbychangingitsredoxproperties．Sotherewasbroadapplicationinionexchange，chemicalsensor