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La2O3对PANI纳米纤维形成及材料性能影响的研究

作　者: 宁叶阁
导　师: 王军
学　校: 东北大学
专　业: 物理化学
关键词: 聚苯胺 纳米纤维 氧化镧 甲醇 电化学催化 能隙
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 13次
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内容摘要


本文采用化学法,以苯胺单体为原料,过硫酸铵为氧化剂,对甲基苯磺酸为掺杂剂合成了聚苯胺(PANI),并首次以La2O3为诱导剂合成了PANI纳米纤维(PANI-La2O3)。用标准四探针法测定了PANI和PANI-La2O3的电导率,结果显示较低的聚合温度有利于提高材料的电导率。利用SEM研究了材料的形貌及结构,实验结果表明,聚合时间的延长,温度的适度增高以及La2O3的存在都有利于PANI纳米纤维的生成,La2O3的存在对PANI纳米纤维的形成起到诱导作用,并推断PANI及PANI-La2O3的生长机理都是先生成球状颗粒,再生成纤维。XRD、FT-IR、ICP等实验研究结果显示产物均为非晶态,PANI-La2O3中诱导剂La2O3与PANI分子链之间不存在化学键合作用,PANI-La2O3中La的含量小于0.01%(质量百分数)。采用原位聚合法制备了PANI及PANI-La2O3修饰的Pt电极PANI/Pt和PANI-La2O3/Pt,用循环伏安法(CV)研究了它们在不同浓度的甲醇(CH3OH)与0.1mol·L-1硫酸(H2SO4)混合溶液中对CH3OH氧化反应的电化学催化性能。结果表明,当CH3OH浓度较低时主要体现PANI的电化学氧化还原行为,随着CH3OH浓度的增加,PANI的电化学氧化还原行为减弱或消失,主要表现为PANI/Pt和PANI-La2O3/Pt对CH3OH氧化的电化学催化行为。氧化峰电流随CH3OH浓度的增加逐渐增大。与PANI/Pt相比,PANI-La2O3/Pt对CH3OH电化学催化氧化反应的峰电流更大,催化作用更强。根据PANI/Pt及PANI-La2O3/Pt在0.1mol·L-1 H2SO4水溶液中的CV曲线和PANI及PANI-La2O3在DMF中的紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱实验结果计算出PANI的最高占有轨道的能级EHOMO=-4.84eV,最低空轨道的能级ELUMO＝-2.27eV,能隙Eg=2.57eV。PANI-La2O3的EHOMO=-4.85eV, ELUMO=-2.30 eV, Eg=2.55eV。PANI及PANI-La2O3的能隙均小于太阳光的平均能量,理论上可用于太阳能的光电转换。

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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