磁场对苯胺微乳液体系相行为的影响及聚苯胺电化学性能的表征

摘要

聚苯胺(PANI)作为最具有商业应用价值的导电高分子之一，由于其合成简便、掺杂机制独特、环境稳定性和电化学性能良好等优点，受到了人们的广泛关注。目前，PANI已广泛应用于基础材料中，如pH传感器、二次电池、膜材料以及防腐涂料等。
　　 磁场对自由基类聚合反应有显著的影响，将磁场引入到PANI的合成过程中，可以使其产物的掺杂度、电导率、结晶性及热稳定性等得到明显改善。但由于化学法合成的PANI难溶难熔，从而严重制约了其电化学性能方面的基础研究。碳纸在极宽的电位范围内具有电化学惰性、几何比表面积大、孔径尺寸微小、高导电性及化学稳定性等优点，利用碳纸负载PANI为工作电极，能够有效表征PANI的电化学性能。
　　 本文通过SDBS/正丁醇(n-butanol)/苯胺/水微乳液体系的拟三元相图，考察了恒定磁场(0.4T)和助表面活性剂与表面活性剂的质量比(Km=mn-butanol/mSDBS)对苯胺微乳液聚合体系的相行为、电导行为以及微乳化作用的影响。首次以碳纸负载PANI为工作电极，通过循环伏安和Tafel测试，探讨了磁场强度、氧化剂浓度和聚合时间对微乳液聚合法合成PANI电化学性能的影响；并通过对PANI的X射线衍射(XRD)、热分析(TGA)、电导率以及傅立叶红外光谱(FT-IR)表征分析，印证了其电化学性能分析结果的可靠性。
　　 研究结果表明，在SDBS/正丁醇(n-butanol)/苯胺/水微乳液体系中，随着醇含量的增加，微乳区面积先增大后减小，当Km值为1时，形成的微乳区最大；外加磁场可以增大微乳区面积；通过对有、无外加磁场条件下溶液电导率随水含量变化规律分析，印证了拟三元相图的表征结果。TEM分析结果表明，磁场条件下合成的PANI颗粒比无磁场条件下合成的PANI颗粒小；电导率、TGA和XRD分析结果表明，磁场条件下合成的PANI具有更高的导电性、规整度和热稳定性；FT-IR谱图分析表明，由于磁场的取向作用使分子间相互作用力降低，分子链离域程度增大，使磁场条件下合成PANI的主要特征峰有向低频方向移动的趋势，但分子的基本结构单元没有发生变化；PANI电化学性能的表征结果表明，利用负载PANI的碳纸作为工作电极，可以对微乳液法合成PANI的电化学性能实施有效的实时表征，而通过电导率、XRD、TGA和FT-IR的对比分析，也印证了该方法的有效性。

目录

文摘

英文文摘

1 绪 言

2 实验部分

3 结果与讨论

4 结论与展望

致 谢

参考文献

附 录