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聚苯胺复合膜改性的电极材料的制备及其性能研究

侯丽波

  本论文以聚苯胺(PAn)及其复合膜改性铂(Pt)电极,研究了PAn膜及复合膜改性电极材料的制备及其性能。首先通过对PAn电化学合成方法的选择,探讨了Pt电极上循环伏安法的扫描电位上限、扫描速度,恒电位法的聚合电位,恒电流法电流密度,脉冲方波方法中脉冲阳极电位(Ea)、单体浓度、脉冲数量、相同合成时间内不同ta等因素对PAn膜的物理和循环伏安特性的影响,同时酸性介质的浓度以及氯离子搀杂也极大地影响着PAn膜的性能。循环伏安法聚合时,各峰电位因聚合电量和扫描上限的改变而改变,没有定值;而且聚合电量、扫描上限和扫描速率增大时PAn膜三对峰的可逆性变差。最佳电位扫描上限在0.95V,扫描速度小于60mV/s。采用恒电位法制备PAn膜的各峰值电位不因聚合电位的变化而变化,但峰值电流的大小却随聚合电位的改变而不同;恒电位法聚合时,最佳聚合电位为0.9V,其CV图上的约180,480,720 mV处有三对氧化还原峰。 恒电流方法成膜时,在ρi>0.1 mA/cm2时的高电流密度下制备的PAn膜的CV曲线上有三对氧化还原峰,约在180,500, 900mV处;电流密度 ρi≤0.1 mA/cm2时的低电流密度下制备的PAn膜的CV曲线上只出现两对明显的氧化还原峰,分别于200,900mV处;对于ρi≤0.1 mA/cm2的低电流密度条件下PAn成膜均匀牢固,且性能稳定,其最佳聚合电流密度应为0.042 mA/cm2。半径较小的阴离子Cl-容易搀杂在分子链中,它的掺杂有助于提高聚苯胺的性能,提高半氧化态(0.4~0.7V)的催化电流。相同条件下制备的PAn膜在不同pH值溶液中呈现的特性不同。聚苯胺在酸性条件下具有较好的氧化-还原性能,不同氧化态之间能够进行可逆的氧化还原反应,随着溶液pH值的升高,PAn膜电极的电活性降低,当pH大于3时,其电活性逐步消失。脉冲方波法成膜时,在Ea=0.8V时制得的PAn薄膜的CV测试中峰值电流有最大值,且此时ΔEp最小;为了改进PAn薄膜机械强度差的缺点,选择全氟磺酸(Nafion)膜和聚氯乙稀(PVC)膜为支撑膜,采用“涂覆”法制备Pt/ Nafion,Pt/PVC电极,恒电位方法在Nafion和PVC的表面疏松层内聚合苯胺,制得Pt/ Nafion/PAn,Pt/PVC/PAn复合电极,基膜在增强PAn膜的机械强度、提高了PAn与Pt的附着性的同时也提高了PAn薄膜的电化学活性。其中聚合电位、支撑膜在苯胺溶液中的浸泡时间、支撑膜厚度对复合电极的性能具有很大的影响。……   
[关键词]:聚苯胺;复合膜;循环伏安;恒电位;恒电流;脉冲方波
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:北京化工大学2004年
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