聚苯胺膜在中性溶液中电化学活性的保持(2)

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3.2.3 测试时扫描速率对循环伏安性能的影响 .. 17

3.3 苯胺/间氨基苯磺酸共聚物在酸性电解液中的循环伏安测试 19

3.4 苯胺/对氨基苯磺酸共聚物在酸性电解液中的循环伏安测试 21

结论 .. 24

致谢 .. 25

参考文献 .. 26
1 绪论 1.1 引言聚苯胺作为一种导电高分子，廉价易得，并具有良好的环境稳定性，在导电高分子材料领域具有广阔的应用前景。然而，聚苯胺应用过程中受 pH 限制的特点也限制了其的应用领域。研究人员通过化学方法合成了间氨酸和聚苯胺的共聚物源]自{751·~论\文}网·www.751com.cn/ ，并在宽的PH范围内测试了其电化学活性，结果表明樟脑磺酸掺杂的聚苯胺增强了其在中性和碱性溶液中的电化学活性[1]。电化学方法制备的聚苯胺与苯磺酸共聚物中，聚苯胺链表面已经掺杂了用于储能的质子，因此在中性电解液中，在外加电场的作用下，可能出现质子的掺杂和脱掺杂过程被局限于聚苯胺链周围的情况，保证了聚苯胺局部范围内电容量的稳定。本文中采用中性水基电解液 Na2SO4和 H2SO4酸性溶液中对比测试。分别测试不同电化学合成速率以及不同测试速率的聚苯胺薄膜在两溶液中的电化学性能，分析其电化学行为，进而为聚苯胺在高 PH值溶液中的应用提供可能。
1.2 聚苯胺(PANI) 聚苯胺(PANI)是一种应用前景良好的导电高分子材料，它具有优良的环境稳定性、可逆的氧化还原性、电致变色性，比电容高。聚苯胺已用于传感器、储能元件、电致变色器件等，也是制造超级电容器的最有潜力的材料之一[2]。聚苯胺随氧化程度的不同呈现出不同的颜色。完全还原态的聚苯胺呈白色，不导电；氧化掺杂后得到不导电的蓝色碱性物质；进一步由酸掺杂得到导电的绿色盐；如果氧化掺杂后的碱完全氧化，则得到不能导电的Pernigraniline 碱。然而，PANI具有独特的质子酸掺杂机制，随着 pH值的升高，去质子化过程随之加剧，导致导电性和电化学活性逐步降低[3]。因此，只有在pH<4 的酸性介质中，PANI才具有电化学氧化-还原活性[4,5]。这种对环境酸性的要求大大限制了 PANI材料的应用范围，例如在生物传感器等场合时，就必须要求 PANI 在中性介质中仍具有良好的电化学活性。此外，酸性电解液腐蚀性强，不利于电化学器件的生产、储存和使用。因此，如何使PANI在中性溶液中保持电化学活性成为颇具挑战性的课题。自从聚苯胺被发现后，研究人员先后对其结构提出了不同的看法。聚苯胺是一种具有线型π -共轭结构的高聚物，经过酸掺杂的聚苯胺具有导电性。现已公认的聚苯胺结构式是由MacDiarmid[6]提出的“苯式-醌式”模型，如图1.1所示：