聚苯胺导电聚合膜的制备及表征.doc

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1、聚苯胺导电聚合膜的制备及表征徐景妍李志明王进黄健涵(中南大学化学化工学院湖南长沙410083)摘要在室温条件下的酸性溶液中,以铜片为电极,采用液体的苯胺单体作为反应剂,通过扫描伏安法制备聚苯胺薄膜。利用循环伏安法(cyclicvoltametry,C-V)对样品进行表征,同时考察合成条件对材料性能的影响。关键词聚苯胺;循环伏安法;电导率;扫描速度PrepartionandharacterizationofPolyanilineConductingPolymerFilmsXu,JingyanLi,Zhi

2、mingWang,JinHuang,Jianhan(CollegeofChemistryandChemicalEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)AbstractAttheroomtemperatureandacidsolution,thecopperelectrode，usingliquidanilinemonomerasareactionagent,preparesPolyanilineFilmsbyscanningvol

3、tammetricmethod.Thecyclicvoltammetry(cyclicvoltametry,C-V)tocharacterizethesamples,theeffectsofsynthesisconditionsonthepropert-iesofmaterials.Keywordspolyaniline;cyclicvoltammetry;conductivity;scanningspeed1引言20世纪70年代后期，由于聚乙炔的发现而产生了以共轭高分子为基础的导电高分子学科，并得到

4、了迅猛的发展，而导电聚合物自20世纪80年代中期被MacDiarmid等重新开发以来，以其原料易得、合成简单、较高的导电率和潜在溶液和熔融加工性能，以及良好的环境稳定性的等优点，成为目前最受关注的三大导电高分子品种（聚苯胺、聚噻吩和聚吡咯）之一。正是以上这些优点，使聚苯胺有广阔的应用前景。自1862年Letheby首次研究聚苯胺(polyaniline,Pani)以来[1,2],导电聚苯胺具有良好的电磁屏蔽和微波吸收性能，如聚苯胺/聚氯乙烯导电共混材料的电磁屏蔽常数大于50dB。在二次电池(塑料电池)

5、中使用聚苯胺具有良好的充放电效果，循环充电2000次，库伦效率仍接近100%。导电聚苯胺是一种良好的金属防腐蚀材料，同时还是较好的防污材料，可在舰船上广泛应用。另外，聚苯胺还有电致变色、电子发光等可被将来利用的性能。聚苯胺的合成方法很多，如化学氧化聚合物、电化学聚合法、现场聚合法、缩合聚合法等，其合成反应主要受反应介质酸的种类、浓度，氧化剂的种类及浓度，单体浓度和反应温度、反应时间等因素的影响[3]，其中化学氧化聚合法较为简单，易于大批量生产，因而吸引了许多注意力。本实验用电化学聚合法合成聚苯胺，并且

6、对其电化学和光学性能进行表征。聚苯胺的形成是通过阳极偶合机理完成的。聚苯胺链的形成是活性链端（-NH2）反复进行上述反应，不断增长的结果。由于在酸性条件下，聚苯胺链具有导电性质，保证了电子能通过聚苯胺链传导至阳极，是增长继续。只有当头头偶合反应发生，形成偶氮结构，才使得聚合停止。PAN有4种不同的存在形式，它们分别具有不同的颜色。苯胺能经电化学聚合形成绿色的叫作翡翠绿的PAN导电形式。当膜形成后，PAN的4种形式都能得到，并可以非常快地进行可逆的电化学相互转化。完全还原形式的五色盐可在低于-0.2V时

7、得到，翡翠绿在0.3～0.4V时得到，翡翠基蓝在0.7V时得到，而紫色的完全氧化形式在0.8V时得到。因此，可通过改变外加电压实现翡翠绿和翡翠基蓝之间的转化，也可以通过改变pH值来实现。区分不同光学性质是由苯环和喹二亚胺单元的比例决定的，它能通过还原或质子化程度来控制。2.实验部分2.1实验试剂与仪器仪器：电化学工作站，玻碳电极，导电玻璃，饱和甘汞电极，铂电极试剂：苯胺、浓硫酸2.2实验方法2.2.1苯胺、硫酸水溶液的配置取一200ml烧杯，往其中加入约179ml蒸馏水；再分别取0.2mol（10.4

8、ml）的苯胺和10.6ml浓硫酸加入其中，配置苯胺的酸性水溶液。加入苯胺和浓硫酸后，有部分白色固体产生，但在玻璃棒搅拌下逐渐溶解，最后溶液呈淡棕色液体。2.2.2电解槽的装配以饱和甘汞电极为参比电极，pt丝电极为辅助电极，导电玻璃（经过超声波清洗仪清洗过的玻璃片）为研究电极组成三电极体系。将各导线与各电极接好（绿色接工作电极，白色接参比电极，红色接辅助电极），插入装有已配置好的苯胺溶液的小烧杯中（注意溶液不能淹没导电夹，三个电极不能接触）。2.2.3恒电