聚苯胺／活性炭复合材料的制备极其电化学性能的研究.ppt

聚苯胺／活性炭复合材料的制 备及其性能研究 答 辩 人：戚丽敏 导 师：侯振雨 化工073班 1引言 导电聚合物的显著特点使得它在传感器等方面都有巨大的应用潜力。聚苯胺(PANI)具有优异的物理化学性能，独特掺杂机制和良好的环境稳定性，而且原料廉价易得、合成工艺简便。本实验采用电化学法制备了PANI材料和掺杂活性炭的PANI材料，并对它们的电导率和紫外等性能进行了测定。对进一步研究聚苯胺在传感器方面的应用和提高气体传感器的灵敏度和选择性具有一定的意义。 2 国内外研究现状 聚苯胺有良好的热稳定性，化学稳定性和电化学可逆性，优良的电磁微波吸收性能，潜在的溶液和熔融加工性能，成为现在研究进展最快的导电高分子材料之一，以其为基础材料，目前正在开发许多新技术，例如船舶防污技术、太阳能电池、电磁屏蔽技术、抗静电技术、传感器元件、催化材料和隐身技术等。 3 实验样品合成步骤 1.配制硫酸浓度为1moL/L,苯胺的浓度为0.5 moL/L的硫酸—苯胺水溶液做电解液 2.往溶液中加入少许活性炭，用两块电极板和一个电压恒压仪连接并通电，调节电压为1.5v，聚合时间为5min 3.电极板上得到一层墨绿色的掺杂活性炭的聚苯胺，乙醇洗，刮下，抽滤，放入烧杯内在75℃,95Mpa下真空干燥箱内烘干10h。 4 实验主要仪器 SZF-6020型真空干燥箱 上海三发科学 仪器有限公司 SX1934(SZ-82)数字式四探针测试仪 苏州电讯仪器厂 202—AO型数显台式干燥箱 上海浦东荣丰 科学仪器有限公司 双光束-紫外-可见分光光度计 北京瑞利分析仪器公司 （型号：UV2100） 环境电子扫描显微镜 荷兰FEI公司（型号：FEIQUANTA200） 5 形貌扫描结果 由图可以看出，活性炭掺杂的聚苯胺直径在300nm左右，纯聚苯胺的直径在200nm左右，前者的形态学结构为纳米线状，后者为纳米球状。所以，初步认为活性炭对聚苯胺纤维结构的形成具有抑制或破坏作用，有关聚苯胺纤维纳米线结构的形成机理尚需进一步研究。 6电导率测试结果表3活性炭掺杂的聚苯胺的电导率如下表所示 表4 纯聚苯胺的电导率如下图所示 结果表明：纯聚苯胺的电导率大约为34.5 S/cm，掺杂活性炭的聚苯胺的电导率大约为35.7 S/cm。纯聚苯胺和掺杂活性炭的聚苯胺的电导率差，是由于聚苯胺中掺杂了活性炭的缘故，它更有利于电子在大分子中传递。 7 紫外分光测试结果 掺杂态聚苯胺和纯聚苯胺均大约在325nm和650nm处出现吸收峰，250-300nm间有吸收峰，中等强度，伴有振动精细结构，说明有苯环存在，在620nm处的吸收是由于n~π*跃迁造成的紫外吸收。掺杂态聚苯胺在450nm处有吸收峰，而活性炭没有，说明活性炭掺杂聚苯胺成功。 结论 （1）掺杂态聚苯胺的导电性比无掺杂聚苯胺好是因为掺杂活性炭所致，它更有利于电子在大分子中传递。 （2）掺杂态聚苯胺和纯聚苯胺均大约在325nm和650nm处出现吸收峰，250-300nm间有吸收峰，中等强度，伴有振动精细结构，说明有苯环存在，在620nm处的吸收是由于n~π*跃迁造成的紫外吸收。掺杂态聚苯胺在450nm处有吸收峰，而活性炭没有，说明活性炭掺杂聚苯胺成功。 （3）活性炭掺杂聚苯胺的直径比较均匀但大于纯聚苯胺。活性炭掺杂聚苯胺的形态学结构为纳米球状而纯聚苯胺的为纳米线状，所以初步认为活性炭对聚苯胺纤维结构的形成具有抑制或破坏作用。 谢谢！ * * 图1聚苯胺的形貌扫描图 图2聚苯胺/活性炭的形貌扫描图 35.7 0.028 0.028 0.028 3 37.0 0.027 0.027 0.027 2 35.7 34.5 0.029 0.028 0.030 1 电导率平均值/-X 电导率/（S/cm） 电阻率平均值/-X 电阻率/mΩ·cm 活性炭掺杂/组 34.5 0.029 0.029 0.029 5 34.5 0.029 0.029 0.029 4 34.5 34.4 0.029 0.030 0.028 3 0.008 120 130 110 2 0.0085 0.009 115 120 110 1 电导率平均值/-X 电导率/（S/cm） 电阻率平均值/-X 电阻率/mΩ·cm 纯聚苯胺/组 图3 活性炭掺杂聚