聚噻吩及聚苯胺/吡咯共聚膜的电化学制备及性能研究

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作者：

马欢

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摘要：

导电聚合物在对金属的防腐方面有不可取代的位置.采用电化学法合成并监测导电聚合物的抗腐蚀性能,已经成为一种十分必要的手段.聚噻吩类物质在导电聚合物领域占有举足轻重的位置,它们具有优异的化学稳定性和良好的可塑性,是比较理想的抗腐蚀材料. 本文采用电化学恒电位法在三氟化硼乙醚(BFEE)溶液中,以不锈钢片为基底合成了聚噻吩(PTh)薄膜.通过对实验影响因素(反应温度,单体浓度,聚合时间和氧化电位大小)的探索,优化合成PTh的条件:20℃的恒温条件下,噻吩单体浓度为0.3mol/L,聚合时间为l000s,聚合电位为1.3V.采用傅立寸红外光谱(FT-IR),拉曼光谱(Raman),扫描电子显微镜(SEM),热重分析(TGA)等测试技术对产物的结构,形貌,热稳定性等进行了表征:结果表明,制备的PTh膜形貌均匀,具有良好的热稳定性;通过塔菲尔(Tafel)极化曲线检测表明:电沉积聚噻吩薄膜的不锈钢片(PTh/SS)抗腐蚀电位相对于裸不锈钢片(SS)正移约220mV,腐蚀电流密度下降了2个数量级,具有良好的抗腐蚀性能;进一步延长PTh/SS在质量分数为3.5%NaC1溶液中的浸泡时间,通过交流阻抗(EIS)测试表明PTh/SS在浸泡814h后仍具有较强的抗腐蚀性能. 本文在酸性溶液体系中,通过循环伏安(CV)法制备了不同摩尔比的聚苯胺/吡咯(PAN/Py)共聚膜.采用FT-IR,EIS,SEM,以及CV等表征手段对聚苯胺/吡咯共聚膜进行了测试分析.结果表明:当苯胺与吡咯的摩尔比为1:1时,共聚膜具有较大的电容量(在0.5mol/L硫酸溶液中检测,比容量达到227.88F·g-1),表现出较好的超级电容特性;复合膜的表面形貌均匀,呈蘑菇云状结构生长;同时复合膜具备良好的循环稳定性(1000次循环后,电容量衰减3.99%). 本文成功制备了PTh膜及PAN/Py共聚膜,它们均具有良好的电化学性能及一定的实用价值,对导电聚合物的研究与发展起到了一定的推动作用.

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关键词：

聚噻吩 聚苯胺/比咯 塔菲尔 交流阻抗 恒电位法 腐蚀防护 电化学制备

学位级别：

硕士

学位年度：

2013

被引量：

1