论文部分内容阅读
本文采用恒电流、恒电压、循环伏安等方法制备聚苯胺修饰质子交换膜(Nafion膜),研究了聚苯胺修饰的质子交换摸的甲醇渗透率、质子电导率、吸水率以及甲醇吸收率等性能,得到如下结论:
恒电流、恒电压以及循环伏安法均能将聚苯胺沉积在Nafion膜表面。恒电流电沉积聚苯胺的稳定沉积电压在1.56V左右,可以控制沉积电量的方法来控制膜表面的聚苯胺的量,随着沉积电量的增加,膜表面的聚苯胺越来越不均匀。恒电压电沉积聚苯胺也能通过控制电量的方法来控制膜表面的聚苯胺的量,但在高电位下沉积时,由于有氧的析出,聚苯胺的量就不能单纯用控制电量的方法来控制,恒电压沉积聚苯胺要比恒电流沉积聚苯胺均匀。循环伏安电沉积聚苯胺,由于聚苯胺生成时有氧伴随析出,因此不能用计算电量的方法来计算膜表面聚苯胺的量。
红外光谱结果表明:恒电流沉积聚苯胺是以中间氧化态形式存在,聚苯胺是翠绿色;恒电压和循环伏安电沉积聚苯胺是以完全氧化态的苯-醌结构形式存在,聚苯胺是深蓝色。
相对于Nafion膜来说,修饰膜的吸水率和甲醇吸收率只略有下降,说明Nafion膜表面电沉积聚苯胺基本上不影响Nafion膜的基本结构。
恒电流电沉积聚苯胺所制得的修饰膜中,以电流密度为0.4mA/cm2电沉积10min所制得的修饰膜甲醇渗透率(D)最低,是Nafion膜的1/10。恒电压电沉积聚苯胺所制得的修饰膜中,以1.6V电沉积,沉积电量为0.48C/cm2所制得的修饰膜甲醇渗透率最低,是Nafion膜的1/15.2。循环伏胺电沉积聚苯胺所制得的修饰膜中,以扫描速率为1 0mV/s(循环次数为1次)所制得的修饰膜甲醇渗透率最低,是Nafion膜的1/12.1。这些数据说明膜表面聚苯胺的存在,能大大降低膜的甲醇渗透率。
质子电导率(K)方面,恒电流和恒电压电沉积聚苯胺所制得的修饰膜中,相对于Nafion膜来说,质子电导率只略有降低,而循环伏安电沉积聚苯胺所制得的修饰膜的电导率下降较大。以K/D作为一个综合评价指标,恒电流、恒电压以及循环伏胺电沉积聚苯胺所制得的所有样品中,以1.6V恒电压电沉积,沉积电量为0.48C/cm2所制得的修饰膜K/D值最大,是Nafion膜的8.3倍。三种不同的电化学沉积方法中,以恒电压方法所制得的修饰膜性能最好,也最稳定。