苯胺在不锈钢上电聚合及TiO对电聚合影响的研究

摘要

本论文运用反射式椭圆偏振谱学方法及循环伏安法现场研究了硫酸介质和含有TiO2的硫酸介质中苯胺在不锈钢电极表面的电聚合行为，分析了扫描速度、扫描电压范围对聚苯胺膜生长和性能的影响，探讨了硫酸介质中不锈钢电极表面苯胺的聚合机理。结果表明，在0.6V(vs.SCE)以上产生苯胺自由基并开始聚合，在0.75V(vs.SCE)以上聚合速度大幅度提高；一旦电极表面有了微量的聚苯胺以后，聚合速度便急剧增加，说明苯胺的聚合是按自催化机理进行的；每一电位循环椭圆偏振光学参量先减小、后增加说明膜的生长过程是生长与脱溶交替进行的过程；两种不同硫酸介质中苯胺聚合时的CV曲线和椭圆偏振光学参量关系曲线在形状上相似，说明介质中TiO2的存在不影响苯胺的聚合原理。 本论文运用X-射线衍射(XRD)方法和差热分析(DSC)方法对PAn膜和PAn-TiO2复合膜进行了分析。结果表明，在本论文实验条件下沉积的聚苯胺膜是非晶态的；从含有TiO2的硫酸介质中沉积聚苯胺膜时伴随有TiO2的嵌入过程和N-Ti键的形成过程，生成的聚苯胺膜中含有TiO2，N-Ti键解释为具有空轨道的Ti与含有孤对电子的N之间形成的配位键。 为研究TiO2的引入是否影响聚苯胺膜的电性能，本论文采用自行设计的“夹心池”方式检测了各种条件下沉积的膜的电阻，结果表明TiO2的引入可以提高聚苯胺膜的导电性能，分析了导电性能提高的原因，探讨了复合膜的导电机理。本论文认为，主要由于纳米TiO2的特殊效应提高了聚苯胺的氧化掺杂率，而使得聚苯胺导电率得以提高，复合膜的导电机理仍然没有脱离半导体的能带理论和高聚物的局域态理论。 本论文还就所沉积的聚苯胺膜的溶解性能进行了讨论，发现聚苯胺膜能溶于浓HNO3(75％)和HNO3(40％)+H3PO4(40％)，而不溶于稀HNO3以及H3PO4。能溶于浓HNO3是因为聚苯胺和浓HNO3之间发生了类似于浓HNO3和苯胺之间发生的硝化反应的缘故。

目录

文摘

英文文摘

1前言

1.1聚苯胺复合膜的制备方法

1.1.1氧化扩散原位聚合法

1.1.2吸附聚合法

1.1.3涂膜法

1.1.4真空蒸发沉积法

1.1.5自组装技术

1.1.6 LB技术

1.1.7等离子体聚合法

1.1.8电化学法

1.2聚苯胺复合膜结构和性能的研究

1.3导电机理研究

1.4本论文的主要研究内容

2实验

2.1仪器

2.2试剂

2.3实验方法及原理

2.3.1循环伏安法

2.3.2反射式椭圆偏振谱学方法

2.3.2 X-射线衍射法

2.3.4差热分析法

2.3.5“夹心池”方式测膜电阻法

2.4实验部分

2.4.1电化学实验

2.4.2 X-射线衍射实验

2.4.3差热分析实验

2.4.4电阻测试

2.4.5溶解性实验

3结果与讨论

3.1膜的X-射线衍射图谱分析

3.2膜的差热曲线分析

3.3苯胺在不锈钢电极表面的电化学聚合机理的研究

3.3.1硫酸介质中苯胺聚合过程的循环伏安特性和反射式椭圆偏振光谱

3.3.2聚苯胺膜的循环伏安特性和反射式椭圆偏振光谱

3.3.3含有TiO2的硫酸介质中苯胺聚合过程的循环伏安特性和反射式椭圆偏振光谱

3.3.4复合膜的循环伏安特性和反射式椭圆偏振光谱

3.3.5ψ-E、△-ψ的关系

3.3.6苯胺在不锈钢电极表面的聚合机理探讨

3.4复合膜的导电机理探讨

3.5聚苯胺的溶解特性讨论

4结论与展望

4.1结论

4.2展望

致谢

参考文献

附录