聚苯胺的制備及電化學(xué)性能研究

聚苯胺的制備及電化學(xué)性能研究

0維回形針狀納米聚苯胺的合成由于其獨特的化學(xué)、物理性質(zhì)和潛在應(yīng)用于電子模塊，納米導(dǎo)電聚合物引起了人們的廣泛關(guān)注。有許多方法可以合成納米聚合物，主要包括輔助模型法、接口聚合和軟模型單元。然而，在許多報告中，重點是合成零維或二維納米結(jié)構(gòu)（納米球，納米管），關(guān)于高空間納米結(jié)構(gòu)的報道很少。例如，用于制造電子設(shè)備的二維或三維納米結(jié)構(gòu)。本文介紹了一種使用氧化模型法合成的多酚胺鈉胺模型。其中，氧化模型由16烷基聚吡咯烷基（ctag）和過硫酸銨（aps）組成。這種氧化模型可以用作沉淀池法合成導(dǎo)電聚合物最常用的模型。本文采用一種簡單的方法:常規(guī)氧化模板法一步合成回形針狀納米聚苯胺.回形針狀的形態(tài)通過陰離子氧化劑(S2O2?882-)和陽離子表面活性劑之間的復(fù)雜混合形成.沒有模板制備的聚苯胺形態(tài)通常是顆粒狀的,而有模板的形態(tài)是二維納米結(jié)構(gòu).這種常規(guī)氧化模板法可以用來控制大部分形態(tài),適用于大規(guī)模生產(chǎn)或其它沉淀聚合系統(tǒng),例如,金屬氧化物的溶膠-凝膠技術(shù).1實驗部分1.1光學(xué)、光譜試劑:苯胺;十六烷基三甲基溴化銨(CTAB);過硫酸銨(APS);1mol/LHCl;去離子水;丙酮.儀器:標(biāo)準(zhǔn)四探針電導(dǎo)率儀;傅里葉紅外光譜儀;日立S-3000N型掃描電子顯微鏡;上海辰華CHI660D電化學(xué)工作站.1.2aps-ros法在冰水浴的條件下,取0.09mol的苯胺,加入60mL濃度為1mol/L的HCl攪拌10min使其混合均勻,溶液都冷卻到0～3℃.再緩慢加入0.03mol/L的APS,靜置反應(yīng)24h,深綠色的聚苯胺被析出,用大量去離子水,1mol/LHCl和丙酮洗滌,最后真空干燥12h.1.3aps-aps法在冰水浴的條件下,取0.01mol的CTAB使其均勻分散在60mL濃度為1mol/L的HCl中.然后磁力攪拌10min,加入0.03mol的APS并繼續(xù)攪拌10min致使反應(yīng)模板以白色顆粒的形式出現(xiàn).溶液都冷卻到0～3℃.再加入0.09mol/L的苯胺靜置反應(yīng)24h,深綠色的聚苯胺被析出,用大量去離子水,1mol/LHCl和丙酮洗滌,最后真空干燥12h.2結(jié)果與討論2.1電化學(xué)性能的測定采用四探針法對所制備的聚苯胺材料進(jìn)行了電導(dǎo)率的測定.將粉末在30MPa壓力下壓片,結(jié)果如表1和表2和所示.測定電導(dǎo)率的公式如下:σ=lR×Aσ=lR×A(1)式(1)中R為樣品電阻(Ω);l為兩根探針間的距離(cm);A為樣品的橫截面積.從表1和表2中可以觀察到有無模板對聚苯胺的電導(dǎo)率影響不大,范圍在1.8～2.5S/cm.無模板的電導(dǎo)率略大于有模板的,隨著氧化劑用量的增加,電導(dǎo)率都呈增大的趨勢,但是并不明顯.2.2ctab/回形針狀模板合成法聚苯胺的掃描電鏡圖片如圖1所示.圖1顯示無模板制備聚苯胺的形態(tài)是顆粒狀的,而有模板的形態(tài)是回形針狀的.這表明有無CTAB的加入對聚苯胺的形態(tài)有很大影響.顆粒狀的直接約為100nm,回形針狀的直接約為50～70nm.同時單體與氧化劑的比例也對回形針狀的形貌有影響,當(dāng)其比例達(dá)到最佳時形貌最清晰,如圖1C所示.2.3無模板對聚苯胺結(jié)構(gòu)的影響圖2和圖3分別是有模板和無模板制備聚苯胺的紅外圖譜.從圖中可以得到聚苯胺紅外光譜的主要峰值與以前報道的結(jié)果一致.3224cm-1(3223cm-1)左右出現(xiàn)的吸收峰是由于N—H鍵的伸縮震動.1564cm-1與1492cm-1(1573cm-1與1493cm-1)處的峰分別對應(yīng)聚苯胺分子結(jié)構(gòu)中的醌式結(jié)構(gòu)和苯環(huán)上的C==CC=C雙鍵的伸縮振動.1295cm-1(1297cm-1)處對應(yīng)苯環(huán)上C—N鍵的伸縮振動.1109cm-1(1121cm-1)處的峰對應(yīng)C—H鍵面內(nèi)彎曲振動,879cm-1(820cm-1)處的峰對應(yīng)1,4取代苯環(huán)上的C—H面外彎曲振動.798cm-1(790cm-1),701cm-1(680cm-1)和617cm-1(616cm-1)處的峰對應(yīng)苯基的5個C—H鍵組的搖擺振動.這表明有無模板對聚苯胺的結(jié)構(gòu)影響不大.2.4a與b氧化還原峰先將聚苯胺粉末在Pt電極制成膜,然后放入1mol/LKCl電解液中進(jìn)行掃描.掃描速率100mV/s,掃描范圍:-0.2～1.0V.掃描結(jié)果如圖4所示.從圖4中可知a和b均有一對氧化還原峰,其中a的氧化峰電壓為0.5V,峰電流為3.8×10-5A;還原峰電壓為0.03V,峰電流為6.0×10-5A.而b的的氧化峰電壓為0.4V,峰電流為3.0×10-5A;還原峰電壓為0.05V,峰電流為7.0×10-5A.因為a和b的氧化還原峰電壓差異不大,可以得出有無CTA的得加入對聚苯胺的電化學(xué)活性影響不大.3制備回形針狀的過程用常規(guī)氧化模板法制備了具有二維結(jié)構(gòu)的回形針狀納米聚苯胺.其特點如