導電聚合物及其雜化電活性功能材料的可控制備與應用.pdf

1、電活性材料(Electroactive Material，EM)是電子-離子的混合導體，其體相在氧化和還原過程中能夠從溶液中可逆地置入和釋放離子（離子交換或充放電過程）成為電導體。EM主要包括無機過渡金屬絡(luò)合物、導電高分子聚合物和有機/無機雜化材料，它們所具有的電化學屬性并不隨EM的體相不同而改變。EM在離子選擇性電極、離子交換膜、化學/生物傳感器、電催化、二次電池以及電致生色器件等新技術(shù)領(lǐng)域有著廣闊的應用前景。因此，尋求廉價、易合成、

2、高電子傳遞速率、高離子交換容量、高電催化活性和高循環(huán)穩(wěn)定性的EM，是EM研究的重點。
　　 聚苯胺是導電高分子EM中具有代表性的導電聚合物，雖然廣大研究者通過不同方法合成不同形貌的聚苯胺基EM并用于不同領(lǐng)域，但很少人注意到不同分子構(gòu)象聚苯胺的物理化學特性及分子構(gòu)象對聚苯胺本質(zhì)屬性的影響。因此我們可以通過合成單一分子構(gòu)象或一種分子構(gòu)象含量多的聚苯胺材料，研究分子構(gòu)象對其本質(zhì)屬性的影響。本論文首次通過單極脈沖自組裝聚合法制備了全順式

3、聚苯胺納米管膜電極，并闡明該全順式聚苯胺納米管的自組裝聚合成長機理。該全順式聚苯胺納米管膜具有低的電荷傳遞阻力、好的潤濕性、高的表觀擴散系數(shù)、高的離子交換容量和良好的穩(wěn)定性，這些優(yōu)良的性能都歸因于全順式聚苯胺具有螺旋上升的分子結(jié)構(gòu)。并將該全順式聚苯胺成功用于超級電容器材料和電催化氧化抗壞血酸傳感器，同時期待該材料應用于其他電化學領(lǐng)域。
　　 在眾多電控離子交換材料中，對重金屬離子具有選擇性的電活性材料的報道很少。因此，開發(fā)電控重

4、金屬離子交換材料來處理重金屬離子廢水迫在眉睫。本論文首次將聚2,6-吡啶二甲酸導電高分子EM應用于電控離子交換分離回收廢液中的銅離子，并提出一種全新的電控離子交換機制。采用EQCM方法原位跟蹤離子置入置出膜的過程，并通過傅立葉紅外光譜(FTIR)和X-射線光電子能譜(XPS)等方法對聚2，6-吡啶二甲酸電控離子交換分離回收銅離子機理進行分析。結(jié)果表明，聚2，6-吡啶二甲酸對銅離子具有優(yōu)良的選擇性、高的離子交換容量和超強的循環(huán)穩(wěn)定性。

5、r>　　 本論文首次采用單極脈沖氧化法將鐵氰化鎳納米顆粒錨固到碳納米管表面，制得鐵氰化鎳/殼聚糖/碳納米管復合膜電極，并通過調(diào)變氧化電位來實現(xiàn)對鐵氰化鎳的結(jié)構(gòu)調(diào)控。該復合膜電極制備方法簡單、結(jié)構(gòu)可控，整個膜合成過程時間僅僅幾分鐘。該膜作為雙氧水傳感器，顯示了優(yōu)良的電催化還原活性，其歸因于碳納米管與鐵氰化鎳的協(xié)同催化效應。結(jié)果表明，在-0.2 V電位下對雙氧水的電催化活性最高，其檢測雙氧水的線性范圍為0.04-5.6 mM，敏感度為65

6、4 mA·M-1·cm-2，在2s內(nèi)電催化反應達到平衡，在信噪比為3時其檢出限為2.8×10-7 M。
　　 本論文還通過一步循環(huán)伏安電沉積法在碳納米管表面沉積得到立方體聚苯胺/鐵氰化鎳納米復合顆粒。通過掃描電子顯微鏡(SEM)和FTIR對立方體聚苯胺/鐵氰化鎳納米復合顆粒的形貌和結(jié)構(gòu)進行表征，觀察到立方體聚苯胺/鐵氰化鎳納米復合顆粒均勻的分散在碳納米管表面。由于羧基化碳納米管的引入，為導電聚苯胺鏈上的氮原子提供了一種酸性的導電