聚苯胺的电化学降解研究

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在各种导电高分子中,聚苯胺(PANI)具有易于合成,导电性能好等优势,在化学电源,电子器件,防腐涂层等多个领域有重要应用前景,而电化学稳定性是导电聚合物在电子领域能否有所应用的关键。本研究以铂基体PANI-H2SO4(H2SO4掺杂的PANI)膜为工作电极,采用循环伏安法、电化学阻抗法等电化学方法研究了PANI-H2SO4膜的电化学降解行为。循环伏安曲线中相对峰电流大小Iprel=Ip(B1+B2)/IpA(B1、B2代表PANI降解产物的氧化峰,A代表PANI全还原态氧化为半氧化态的氧化峰)用以描述PANI膜的电化学降解动力学,结果表明,ln[Ip(B1+B2)/IpA与循环伏安次数N呈线性关系。本文还研究了pH、电化学极化以及不同对阴离子对PANI膜电化学稳定性的影响:经不同H+浓度溶液处理不会改变PANI膜的电化学活性,但电解质中H+浓度会影响PANI的电化学活性和电化学稳定性,H+浓度越高,PANI越易遭受亲核粒子的进攻而发生电化学降解;在经0.5V、0.7V、0.9V极化后,电解质中电化学降解产物随着电位的升高而增加。0.9V极化后的PANI主要为全氧化态结构,电解质中电化学降解产物远多于0.5V或0.7V极化后的电解质;不同对阴离子掺杂的PANI膜的电化学降解后产生的小分子降解产物的浓度与循环伏安相对电流的大小和PANI粒径大小顺序正好一致,均为PANI-H2SO4> PANI-HNO3>PANI-HCl>PANI-HClO4。本文采用电化学循环伏安法合成铜离子掺杂的聚苯胺膜,聚苯胺经过铜离子修饰改性后,其电导性能得到有效改善。但铜离子与聚苯胺分子链形成的配位键较弱,在受到极化刺激后极易破坏而加剧电化学降解。而电解质中Cu2+的存在显著增强了PANI膜的电导性能和电容,在Cu2+的浓度差形成的宏观腐蚀电偶中,Cu2+的存在加速了PANI的电化学降解。
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