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PANI/RE2O3（RE＝Sm，Y）复合纳米材料的表征及应用研究

作　者: 李昌龙
导　师: 王军
学　校: 东北大学
专　业: 物理化学
关键词: PANI/Sm2O3 PANI/Y2O3 纳米材料 电化学催化 甲醇氧化 能级
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


以苯胺(AN)为原料,对甲基苯磺酸(p-TSA)为掺杂剂,过硫酸铵(APS)为氧化剂,采用化学法合成了聚苯胺(PANI)与稀土氧化物(氧化钐,Sm2O3；氧化钇,Y2O3)的复合材料(简单表示为PANI/Sm203.PANI/Y203).利用扫描电子显微镜(SEM)表征了材料的形貌；用标准四探针法测试了材料的电导率,探讨了材料形貌与电导率的关系；用ICP.XRD.FT-IR.UV-Vis等实验方法对材料进行了表征；采用原位聚合法制备了PANI/RE203(RE=Sm,Y)修饰的Pt电极PANI/RE203(RE=Sm,Y)/Pt,用循环伏安法(CV)研究了PANI/RE203(RE=Sm,Y)/Pt对甲醇(CH3OH)氧化的电化学催化性能。实验结果表明,在T=20℃,p-TSA.AN.APS与RE203(RE=Sm,Y)的物质的量比为1：1：1：0.1条件下合成的PANI/RE203(RE=Sm,Y)复合材料为非晶态。PANI与RE203(RE=Sm,Y)之间不存在化学键合作用。在PANI/RE203(RE=Sm,Y)纳米纤维生成过程中,开始聚合时有大量的颗粒状材料生成,材料的电导率较高；随着时间增加,颗粒状材料逐渐消失,材料呈纤维状,电导率降低。随材料的纤维形貌趋于完整,电导率稳定于10-1·cm-1。CV实验结果表明,PANI/RE203(RE=Sm,Y)/Pt对CH3OH氧化有较好的电化学催化作用,此过程由扩散过程和动力学过程双重控制。根据PANI/RE203(RE=Sm,Y)/Pt在O.1 mol·L-1H2SO4水溶液中的CV实验结果,和PANI/RE203 (RE=Sm,Y)在二甲基甲酰胺中的UV-Vis吸收光谱分析,确定了PANI/RE203(RE=Sm,Y)的能隙Eg和能级结构,为其在光电转化器件中的应用提供了理论依据。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-25
  1.1 聚苯胺的研究  11-14
    1.1.1 聚苯胺的结构  11-12
    1.1.2 聚苯胺的特性  12-13
    1.1.3 聚苯胺的制备方法  13-14
  1.2 稀土纳米材料的研究  14-16
    1.2.1 稀土纳米材料的概述  14-15
    1.2.2 稀土氧化物的应用  15-16
    1.2.3 稀土/高分子材料的研究  16
  1.3 聚苯胺复合材料的研究  16-18
    1.3.1 聚苯胺复合材料的概述  16-17
    1.3.2 聚苯胺复合材料的制备方法  17-18
  1.4 聚苯胺复合材料的应用  18-23
    1.4.1 在直接甲醇燃料电池中的应用  18-20
    1.4.2 聚苯胺太阳电池的研究  20-22
    1.4.3 金属防腐  22-23
    1.4.4 传感器  23
    1.4.5 电磁屏蔽和隐身材料  23
  1.5 论文选题的目的及意义  23-25
第2章 PANI/RE_2O_3(RE=Sm,Y)复合纳米材料的合成与表征  25-37
  2.1 实验仪器与试剂  25-26
  2.2 实验部分  26-27
    2.2.1 PANI/RE_2O_3(RE=Sm,Y)复合纳米材料的合成  26
    2.2.2 SEM实验及能谱分析  26-27
    2.2.3 ICP实验  27
    2.2.4 PANI/RE_2O_3(RE=Sm,Y)复合材料电导率的测定  27
    2.2.5 FT-IR实验  27
    2.2.6 XRD实验  27
  2.3 结果与讨论  27-35
    2.3.1 SEM实验结果及能谱分析  27-32
    2.3.2 ICP实验结果分析  32-33
    2.3.3 PANI/RE_2O_3(RE=Sm,Y)的电导率  33
    2.3.4 PANI/RE_2O_3(RE=Sm,Y)的FT-IR实验结果分析  33-34
    2.3.5 PANI/RE_2O_3(RE=Sm,Y)的XRD谱图分析  34-35
  2.4 本章小结  35-37
第3章 PANI/RE_2O_3(RE=Sm,Y)修饰Pt电极对CH_3OH氧化的电化学催化性能测试  37-49
  3.1 循环伏安法  37-39
    3.1.1 概述  37
    3.1.2 循环伏安法原理  37-39
    3.1.3 循环伏安法应用  39
  3.2 实验仪器和试剂  39-40
  3.3 PANI/RE_2O_3(RE=Sm,Y)修饰Pt电极对CH_3OH氧化的电化学催化性能测试  40
    3.3.1 Pt电极的预处理  40
    3.3.2 原位聚合法制备PANI/RE_2O_3(RE=Sm,Y)修饰Pt电极  40
    3.3.3 循环伏安法测定PANI/RE_2O_3(RE=Sm,Y)/Pt对CH_3OH氧化的电化学催化性能  40
  3.4 结果与讨论  40-46
    3.4.1 PANI/Sm_2O_3/Pt对CH_3OH氧化的电化学催化作用  40-43
    3.4.2 PANI/Y_2O_3/Pt对CH_3OH氧化的电化学催化作用  43-46
  3.5 本章小结  46-49
第4章 PANI/RE_2O_3(RE=Sm,Y)复合纳米材料的能级结构研究  49-55
  4.1 实验仪器和试剂  49-50
  4.2 实验过程  50
    4.2.1 循环伏安性能测试  50
    4.2.2 UV-Vis吸收光谱测试  50
  4.3 结果与讨论  50-53
    4.3.1 PANI/Sm_2O_3的能隙及能级结构分析  50-52
    4.3.2 PANI/Y_2O_3的能隙及能级结构分析  52-53
  4.4 本章小结  53-55
第5章 结论  55-57
参考文献  57-63
致谢  63

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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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