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武汉工程大学本科毕业（设计）论文

摘 要

在所有已知导电聚合物中，聚苯胺因其稳定性，可控制的导电率以及氧化还原特性等引起了众多科学家的兴趣，目前已经成为导电聚合物研究的热点。本文以铂片为电极，用电化学方法来合成聚苯胺。研究了电极、电解溶液以及扫描速度等因素的改变对聚苯胺膜形貌及电化学可逆性的影响。

在室温条件下的酸性溶液中，以铂片为电极，用苯胺单体作为反应剂，通过循环伏安法制备聚苯胺薄膜。研究了在不同电解质溶液中聚苯胺的电化学合成及其电化学氧化还原行为电解质溶液组成的关系，重点分析了苯胺单体浓度、质子酸浓度以及阴离子种类、扫描速度对苯胺形态和电化学活性的影响。结果表明，在苯胺浓度为0.1mol／L，硫酸浓度0.1mol/Ｌ，盐酸浓度为0.5mol／Ｌ的混合溶液中，当扫描速度为0.03V/s时，可获得颗粒均匀度比较高的聚合物。该聚合物具有很好的氧化还原可逆性。

关键词：导电聚合物；聚苯胺；循环伏安法；可逆性；扫描速度

I

武汉工程大学本科毕业（设计）论文

Abstract

Among all conducting polymers, polyaniline has attracted considerable interest for its environmental stability, controllable electrical conductivity, and interesting redox properties. In this paper we have reported the synthesis and characterization of polyaniline deposited in a aniline sulphric acid, electrode and chlohydic acid solution on platinum electrode.

Polyaniline films have been synthesized on platinum surface in inorganic acid aniline solution under different conditions such as scan rates and acid concentration. Applying Cyclic voltametry method polymerized polyaniline , inspecting the effects of different preparation conditions on their physical structure and electrochemistry properties. Using SEM for surface morphology characterization, employing XRD for structucal characterization of polyaniline film. The results indicate that polyaniline films synthesized in 0.1 mol/L aniline containing 1.0 mol/L sulfuric acid and 0.5 mol/L hydrochloric acid solution, at the ambient temperature and scan rate 0.03V/s we can get uniform grain exhibit good reversibility.

Key words: conducting polymer; polyaniline; cyclic voltametry method; reversibility; scan rate

II

武汉工程大学本科毕业（设计）论文

目 录

摘 要 .................................................................... I Abstract ................................................................... II 目 录 .................................................................. III 第一章 文献综述 ............................................................. 1

1.1导电聚合物简介 ....................................................... 1

1.1.1电子导电聚合物 ................................................. 1 1.1.2聚苯胺的历史及现状 ............................................. 2 1.1.3聚苯胺研究中存在的主要问题 ..................................... 3 1.2聚苯胺结构及性质 ..................................................... 4

1.2.1聚苯胺的结构及特性 ............................................. 4

1.2.2聚苯胺的特殊掺杂机制 ........................................... 6 1.2.3导电聚苯胺导电机理 ............................................. 6 1.3聚苯胺的合成 ......................................................... 7

1.3.1电化学合成及基本方法 ........................................... 8 1.3.2导电聚合物电化学合成机理 ....................................... 8 1.4聚苯胺的应用 ......................................................... 9

1.4.1导电材料 ....................................................... 9 1.4.2能源材料 ....................................................... 9 1.4.3防腐材料 ...................................................... 10 1.4.4电池屏蔽材料 .................................................. 11 1.5研究方法 ............................................................ 11

1.5.1线性扫描伏安法(Linear Sweep Voltammetry) ...................... 11 1.5.2循环伏安法(Cyclic Voltammetry) ................................ 11

第二章 电化学方法制备聚苯胺与分析 .......................................... 13

2.1 实验部分 ........................................................... 13

2.1.1 实验药品及仪器 ............................................... 13 2.1.2 工作电极制备 .................................................. 13 2.1.3苯胺酸溶液的制备 .............................................. 14 2.1.4 聚苯胺合成 .................................................... 14 2.1.5 实验方法 ...................................................... 14

第三章 结果与讨论 .......................................................... 15

3.1 酸性介质的种类及浓度的影响 ......................................... 15

3.1.1 质子酸种类的影响 .............................................. 15 3.1.2 质子酸浓度的影响 .............................................. 18 3.2 苯胺浓度的影响 ..................................................... 20 第四章 结论与建议 .......................................................... 23

4.1结论 ................................................................ 23

III