聚苯胺膜电化学原位导电性的测定及其反应动力学.pdfVIP

V01．28 高等学校化学学报 No．11 2007年11月 CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERS兀IES 2162—2166 聚苯胺膜电化学原位导电性的测定 及其反应动力学 杨贵福¨，宋继霞1’2，袁福宇1’。，王伟1，许晓宇1，牛利 (1．中国科学院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室，长春130022 2．中国科学院研究生院，北京100039) 摘要自行开发了电化学原位膜导电性测量仪(ECC)．该测量仪将电化学的电位控制方法与电导率的测量 有机地结合在一起，同时辅以双带及阵列探针电极，可在电化学电位调制下测定原位聚合物膜导电性的变 化，特别是可以进行高时间分辨的动力学测量以此为基础，测定了对电化学电位调制下导电聚合物膜导电 性能，研究了电化学聚合的聚苯胺膜在一系列不同电位老化条件下的反应动力学． 关键词导电聚合物；电化学原位；导电性；反应动力学 中图分类号0642．5+2；0631．2+3文献标识码A 导电聚合物材料的应用已经日益受到人们的关注，相关的结构与性能的研究亦非常深入，但对其 导电性的测量多采用离位的测量方法“4J．关于电导率的电化学原位测量研究起步较晚”4-，先前的 工作已经尝试从仪器和电极等方面对膜导电性的原位测量技术进行了改进”””1，但结果并不令人满 意．研究结果表明，导电聚合物膜的原位导电性能测量已经成为研究聚合物及聚合物复合体系的重要 噻吩)的导电性变化，结果表明，电聚合过程使用的电流密度对聚(3-甲基嚷吩)膜导电性的变化速率 有显著的影响．此外，他们利用原位测得的电导值对时间的函数(G．Int)关系，研究了溶液pH值及电 二乙氧基噻吩)(PEDOT)在一系列不同负电位凋制下的稳定性差异“…．此后，其它报道…1也是围绕 聚噻吩和聚吡咯体系而开展的．而关于聚苯胺膜电化学原位导电性变化动力学方面的研究则鲜见报 道．2000年，Inzelt等”“报道了在聚苯胺从绝缘态到导电态以及从导电态到绝缘态的可逆转化过程中 导电性随时间的变化关系(R—lnf曲线)，此外，温度和外加电位的变化也会引起聚苯胺状态转化，但是 影响程度有所不同． (去掺杂态)和导电态(掺杂态)之间循环转化过程中导电性的变化情况，同时采用高时间分辨测量方 法(采样点间隔通常在50mS以下)研究了不同恒电位调制下聚合物膜导电性的老化过程及其反应动力 学问题． 1实验部分 1．1试剂与仪器 苯胺在使用前先经减压蒸馏，然后在氮气保护下将其置于0℃暗处保存；硫酸溶液经稀释后直接 使用；实验用水均为北京立元公司的超纯水系统纯化的二次水(18．0MQ·cm)． 电化学聚合在CHl660A电化学工作站上进行．利用自行研发的电化学原位膜导电性测量仪 收稿日期：20074)2—12 和东北师范太学自然科学青年基金(批准号资助 联系人简升：牛利，男，博士．研究员，博士生导师，主要从事材料电化学研究．E-mail：Mitt@cdae．j1∞ 杨贵福等：聚苯胺膜电化学原住导电性的测定厦其反应动力学 2163 Electrochemical (In-situ 献[22]报道的相似(见图1)．直流偏压10mV来自于温度补偿电压参比电路，通过电流测量系统施加 到双带电极上．使用量程为1—105的∥l，转换器来测量双带工作电极之间的电流，因此膜电阻可以通 过施加的偏转电压和测得的体系电流计算得出． Eleelrochemieal Fig．1 of／ns／tuelectrochemicalcondocWmeter Simplifiedlayout 实验采用三电极体系：以添加饱和KCl溶液的Ag／AgCl电极为参比电极，铂丝为对电极，双带金 电极为工作电极．双带金电极的两个金带(100p．m×3mm)之间的绝缘层(20p,m)是一种自制的薄玻 璃膜，与以往使用的Mylar膜(美围杜邦公司)相比，具有抗化学腐蚀能力强和稳定性高等优点，且制 备简单． 1．2实验过程 在电极修饰前，先