纳米PANI/Nd2O3的电导率及其修饰Pt电极的催化作用

论文摘要

本文采用化学法,以对甲基苯磺酸（p-TSA）为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,制得了掺杂态导电聚苯胺（PANI）。利用p-TSA兼具表面活性剂的特点,将氧化钕（Nd203）预先超声分散于p-TSA水溶液中,再采用化学法,同样以p-TSA为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,制得了聚苯胺／氧化钕（PANI/Nd2O3）复合纳米材料。利用SEM, FT-IR等分析方法对材料进行了表征。采用标准四探针法测试了材料的电导率；研究了不同的聚合反应时间、不同的聚合反应温度、不同的模压压强因素对材料电导率的影响。FT-IR光谱分析表明,掺杂态PANI的主要特征峰都很明显,PANI/Nd2O3中的分子主链仍为PANI,但都有不同程度的蓝移,说明稀土氧化物的加入对PANI的结构产生了影响,二者之间产生了化学键合作用。稀土Nd203的加入使PANI的电导率下降。PANI/Nd2O3的电导率随着反应温度的升高而减小；随着模压压强的增大而增大,模压压强达到10 MPa以上时电导率趋于稳定；随着反应时间的延长而增大,反应时间在16 h达到最大,之后随着时间的增加而逐步减小。采用原位聚合法制备了PANI/Nd2O3修饰的Pt电极（PANI/Nd2O3/Pt）,采用循环伏安（CV）法研究了在不同浓度的甲酸（HOOH）溶‘液中PANI/Nd2O3/Pt对HOOH氧化的电化学催化性能。CV结果表明,PANI/Nd2O3/Pt电极对甲酸氧化有电催化作用优于纯Pt电极和PANI/Pt电极。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 导电聚合物的发展概况
• 1.2 聚苯胺综述
• 1.2.1 聚苯胺的结构及导电机理
• 1.2.2 聚苯胺的合成方法
• 1.2.2.1 聚苯胺的化学合成
• 1.2.2.2 聚苯胺的电化学合成
• 1.2.3 聚苯胺的特性
• 1.2.3.1 导电性
• 1.2.3.2 掺杂的可逆性
• 1.2.3.3 电致变色性
• 1.2.3.4 催化性能
• 1.2.3.5 光电性质及非线性光学性质
• 1.2.4 聚苯胺应用
• 1.2.4.1 电磁屏蔽和隐身材料
• 1.2.4.2 金属防腐材料
• 1.2.4.3 抗静电材料
• 1.2.4.4 二次电池
• 1.2.4.5 发光二极管
• 1.2.4.6 光学器件及非线性光学器件
• 1.2.4.7 智能窗
• 1.2.4.8 人工肌肉
• 1.2.4.9 选择性透过膜
• 1.2.5 面临的挑战与机遇
• 1.3 稀土纳米材料
• 1.3.1 稀土金属简介
• 1.3.2 稀土纳米氧化钕的应用
• 1.3.2.1 激光材料
• 1.3.2.2 催化性剂
• 1.3.2.3 生化作用
• 1.3.2.4 防护材料
• 1.3.2.5 对聚合物材料的改性
• 1.3.3 稀土高分子材料
• 1.3.3.1 掺杂型稀土高分子材料
• 1.3.3.2 键合型稀土高分子材料
• 1.4 聚苯胺/无机物复合材料的研究
• 1.5 本课题研究的目的和意义
• 2O₃复合纳米材料的合成与表征'>第2章 PANI/Nd₂O₃复合纳米材料的合成与表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验仪器与试剂
• 2.3 实验部分
• 2O₃复合纳米材料的合成'>2.3.1 PANI/Nd₂O₃复合纳米材料的合成
• 2.3.1.1 PANI的合成
• 2O₃复合纳米材料的合成'>2.3.1.2 PANI/Nd₂O₃复合纳米材料的合成
• 2.3.2 材料电导率的测试
• 2.3.3 SEM及能谱实验
• 2.3.4 FT-IR实验
• 2.4 结果与讨论
• 2O₃复合纳米材料电导率'>2.4.1 PANI/Nd₂O₃复合纳米材料电导率
• 2O₃电导率的影响'>2.4.1.1 模压压强对PANI/Nd₂O₃电导率的影响
• 2O₃复合材料电导率的影响'>2.4.1.2 聚合反应时间对PANI/Nd₂O₃复合材料电导率的影响
• 2O₃复合材料电导率的影响'>2.4.1.3 聚合反应温度对PANI/Nd₂O₃复合材料电导率的影响
• 2O₃的掺杂对PANI电导率的影响'>2.4.1.4 Nd₂O₃的掺杂对PANI电导率的影响
• 2.4.2 材料的SEM分析
• 2.4.2.1 PANI的SEM实验结果
• 2O₃复合纳米材料的SEM分析'>2.4.2.2 PANI/Nd₂O₃复合纳米材料的SEM分析
• 2.4.3 材料的FT-IR实验结果分析
• 2.4.3.1 PANI/FT-IR分析
• 2O₃的FT-IR分析'>2.4.3.2 PANI/Nd₂O₃的FT-IR分析
• 2O₃/Pt对HCOOH氧化反应的电化学催化性能'>第3章 PANI/Nd₂O₃/Pt对HCOOH氧化反应的电化学催化性能
• 3.1 引言
• 3.2 循环伏安法
• 3.2.1 循环伏安法简介
• 3.2.2 循环伏安法原理
• 3.2.3 循环伏安法应用
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 仪器和试剂
• 3.3.2 实验过程
• 3.3.2.1 Pt电极的预处理
• 2O₃/Pt电极'>3.3.2.2 原位聚合法制备PANI/Nd₂O₃/Pt电极
• 2O₃/Pt在HCOOH水溶液中的CV实验'>3.3.2.3 PANI/Nd₂O₃/Pt在HCOOH水溶液中的CV实验
• 2O₃/PT在HCOOH水溶液中的CV结果分析'>3.4 PANI/ND₂O₃/PT在HCOOH水溶液中的CV结果分析
• 2O₃/Pt对HCOOH氧化反应的电化学催化性能'>3.4.1 PANI/Nd₂O₃/Pt对HCOOH氧化反应的电化学催化性能
• 2O₃修饰Pt电极对HCOOH氧化反应电化学催化性能比较'>3.4.2 纯Pt、PANI修饰Pt及PANI/Nd₂O₃修饰Pt电极对HCOOH氧化反应电化学催化性能比较
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢