表面活性剂导向下聚苯胺的一维电化学生长

论文摘要

本文以碳布为基底,在0.01mol·L-1苯胺（Aniline, An）和0.1mol·L-1Na2SO4的近中性（pH=6.72）,及0.01mol·L-1苯胺、0.1mol·L-1Na2SO4和0.05mol·L-1H2SO4的酸性溶液中,50mmol·L-1表面活性剂十二烷基硫酸钠（Sodium dodecyl sulfate, SDS）存在下,通过循环伏安技术进行苯胺的电化学聚合,制备聚苯胺（Polyaniline, PANI）膜PANINS50及PANIAS50。利用红外光谱（FT-IR）研究了PANI的振动吸收,利用紫外-可见光谱（UV-vis）研究了聚合物的构型,利用扫描电子显微镜（SEM）研究了PANI的形貌,利用循环伏安和恒电流充放电研究了PANI的电化学活性和超电容性能。研究发现,在两种溶液体系中,SDS的添加均有利于苯胺的电化学聚合及PANI的一维生长,制备的PANI电化学活性及超电容性能均高于无SDS存在体系、相同条件下制备的以不规则形貌存在的PANI膜PANINS0和PANIAS0。实验表明,PANINS50（PANIAS50）比PANINS0（PANIAS0）的电化学活性提高近2.5（2.8）倍,平均比电容提高了89（53）F·g-1。此外,SDS的添加也有利于抑制PANI的水解。分别在含不同SDS浓度的上述两个体系中进行苯胺的电化学聚合,制备一系列PANI膜,研究近中性和酸性溶液中SDS浓度对苯胺聚合的影响。分别利用循环伏安、恒电流充放电、扫描电子显微镜和紫外-可见光谱研究了PANI的电化学活性、超电容性能及表面形貌等。采用表面张力法测定了两种苯胺聚合体系中SDS的临界胶束浓度（Criticalmicelle concentration, CMC）。研究发现,SDS在近中性和酸性苯胺聚合体系的CMC分别为20mmol·L-1和5mmol·L-1。在SDS浓度为50mmol·L-1的近中性体系和40mmol·L-1的酸性体系制备的PANI电化学活性较高、超电容性能较好。分别在含0.01mol·L-1苯胺、0.1mol·L-1Na2SO4和50mmol·L-1SDS的0.005、0.01、0.04、0.05、0.07、0.1、0.5、1.0mol·L-1H2SO4溶液中制备了PANI膜PANISA0.005、PANISA0.01、 PANISA0.04、PANISA0.05、PANISA0.07、PANISA0.1、PANISA0.5、PANISA1.0,研究酸度对SDS存在下苯胺聚合的影响。分别利用循环伏安、恒电流充放电、扫描电子显微镜和紫外-可见光谱研究了PANI的电化学活性、超电容性能和表面形貌等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 聚苯胺
• 1.1.1 聚苯胺概述
• 1.1.2 聚苯胺结构特征和掺杂机制
• 1.1.3 聚苯胺的合成方法
• 1.1.4 苯胺电化学聚合机理
• 1.1.5 聚苯胺的特性及应用
• 1.2 表面活性剂
• 1.2.1 表面活性剂的特点
• 1.2.2 表面活性剂对纳米材料生长调控的方法
• 1.2.3 表面活性剂对聚苯胺一维生长的调控
• 1.3 本论文工作
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验体系
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验试剂
• 2.4 实验步骤
• 2.4.1 碳布基底的预处理
• 2.4.2 PANI的电化学沉积
• 2.4.3 PANI的电化学性能研究
• 2.4.4 苯胺聚合体系SDS临界胶束浓度的测定
• 2.4.5 PANI理化表征
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 近中性体系（pH=6.72）中表面活性剂对PANI沉积的影响
• 3.1.1 表面活性剂对PANI沉积的影响
• 3.1.2 表面活性剂浓度对PANI沉积的影响
• 3.2 酸性体系中表面活性剂对PANI沉积的影响
• 3.2.1 表面活性剂对PANI沉积的影响
• 3.2.2 表面活性剂浓度对PANI沉积的影响
• 3.3 酸度对PANI电沉积的影响
• 3.3.1 酸度对PANI电化学活性的影响
• 3.3.2 酸度对PANI的超电容性能的影响
• 3.3.3 酸度对PANI形貌的影响
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢