导电聚吡咯的制备及其电化学性能研究

发布时间：2017-12-16 18:08

  本文关键词：导电聚吡咯的制备及其电化学性能研究

  更多相关文章： 聚吡咯 防腐蚀 掺杂 不锈钢 电化学性能

【摘要】：导电高分子聚吡咯(PPy)具有环境稳定性好、易合成、氧化还原可逆性高等优点,在金属防腐、传感器、光电器件、生命科学和电池等领域具有重要的应用研究价值。本文在不锈钢表面制备了多种PPy膜,采用扫描电子显微镜、红外光谱和四探针电导率测量仪分别对导电PPy的形貌、结构和电导率进行了表征,用循环伏安法研究了吡咯聚合的电化学行为,用画格法研究了PPy膜在不锈钢上的结合力,采用线性扫描伏安曲线、动电位极化曲线、自腐蚀电位-时间曲线、电化学阻抗谱等方法研究了PPy对不锈钢的防腐蚀机理。采用恒电流法分别在0.1 mol L~(-1)吡咯+0.1 mol L~(-1)高氯酸钠的水、乙腈、硝基甲烷溶液中合成了PPy膜,研究了溶剂亲核性对PPy的形貌、电导率以及防止不锈钢腐蚀性能的影响。有PPy膜覆盖的不锈钢的自腐蚀电位比裸不锈钢高,自腐蚀电流密度比裸不锈钢小。在水溶液中制备的PPy缺陷最多、导电性最差,对不锈钢的保护作用差。在三种溶剂中,水溶剂的亲核性最大,对吡咯聚合中间体的作用最大,链反应终止较容易,使得PPy链共轭度最短,膜的缺陷较最多,电导率最小。在1 mol L~(-1) H_2SO_4溶液中用动电位极化曲线、电化学阻抗谱研究PPy膜的防腐蚀性,由于硝基甲烷的亲核性最小,在硝基甲烷溶液中生成的PPy防腐蚀性能最好。采用恒电流法在不含和含0.005 mol L~(-1)全氟辛基磺酸钾(KPFOS)的吡咯的草酸溶液中在不锈钢表面制备了PPy膜,研究了这两种膜对不锈钢的防腐蚀作用。掺杂PFOS~-的PPy膜比不掺杂的膜在不锈钢表面上的结合力好。动电位极化曲线结果表明掺杂PFOS~-的PPy膜在0.1 mol L~(-1) HCl中对不锈钢的保护作用比没有掺杂的好,自腐蚀电位-时间曲线结果表明掺杂PFOS~-的PPy膜在3.5%NaCl溶液中浸泡35 d都保持在较正的电位,电化学阻抗谱结果表明掺杂了PFOS~-的PPy膜在0.58%NaCl溶液中,有一扩散控制Warbury阻抗,腐蚀溶液在膜中扩散速度慢。全氟辛基磺酸钾提高了PPy膜在不锈钢上结合力,使PPy膜致密、孔隙小,提高了机械隔离作用,对不锈钢有更好的保护性。采用循环伏安法在不含和含0.01 mol L~(-1)偏钒酸钠(NaVO_3)的0.14 mol L~(-1)草酸钠+0.06 mol L~(-1)草酸+吡咯溶液中在不锈钢表面制备了PPy。用线性扫描伏安曲线、动电位极化曲线和电化学阻抗谱研究PPy膜在1 mol L~(-1) H_2SO_4对不锈钢的防腐蚀作用。结果表明,偏钒酸钠能抑制不锈钢的阳极溶解,使得电化学合成的PPy膜表面均匀,且提高了PPy的活性。掺杂在PPy膜内的VO_3~-释放出来,抑制了阴极反应减缓了不锈钢的阳极反应速度,使得不锈钢的腐蚀速度减慢。两种膜均使不锈钢的表面形成钝化膜,但是掺杂了VO_3~-的PPy膜的低频段的阻抗值比不掺杂的大,对不锈钢的保护作用较好,且掺杂了VO_3~-的PPy膜电阻大。掺杂了VO_3~-的PPy膜在硫酸溶液中浸泡的阻抗谱中,每一条阻抗谱都有一条扩散控制的Warbury阻抗,随着浸泡时间的延长,界面电荷转移电阻逐渐增大。VO_3~-的掺杂提高了PPy膜的防腐蚀性能。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.46;O633.5

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 李国希;曾静;高桂红;廖孟春;孙涛;李枫;;溶剂对导电聚吡咯防腐蚀性能的影响[J];湖南大学学报(自然科学版);2014年07期

2 朱英;刘明杰;万梅香;江雷;;一维纳米纤维构筑的导电聚合物三维结构及其可控的浸润性(英文)[J];化学进展;2011年05期

3 蒋金武;李国希;高桂红;曾华波;梅喜艳;;掺杂态和本征态聚苯胺对不锈钢的保护作用[J];腐蚀与防护;2010年12期

4 王杰;徐友龙;陈曦;杜显锋;李喜飞;;电化学法制备高密度导电聚吡咯的性能研究[J];物理学报;2007年07期

5 肖迎红,王静,孙晓亮,车剑飞,汪信;导电聚吡咯的电化学行为及表面形貌研究[J];南京理工大学学报(自然科学版);2005年04期

6 蒋永锋,郭兴伍,翟春泉,丁文江;导电高分子在金属防腐领域的研究进展[J];功能高分子学报;2002年04期

7 闻荻江,万影,陈刚;具有共轭结构的导电聚合物及其应用[J];物理;2000年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 史辰君;聚双烯烃和聚吡咯共聚物导电高分子的研究[D];浙江大学;2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 吴维明;导电高分子聚吡咯传感器研究[D];浙江大学;2004年

，

本文编号：1296953