图 2。2 制备 PANI 薄膜的频率响应曲线

PANI 的聚合过程为：首先苯胺分子聚集成核，然后进行低聚反应，最后低聚物聚合成高 聚物[16]。在正负电位的扫描作用下，已合成的 PANI 会发生氧化还原反应，也会导致薄膜质 量的变化。

图 2。3 是合成的 PANI 在质子酸溶液的电化学掺杂下，不同氧化态 PANI 进行氧化还原反 应的过程。由图 2。3 可知，完全还原态 PANI 被氧化为中间氧化态 PANI 时，PANI 分子会失 去电子，呈电正性。此时，为了保持 PANI 整个分子的电中性，便会有阴离子插入，进而导 致 PANI 薄膜质量增加；同理，中间氧化态 PANI 被氧化为完全氧化态 PANI 时，会同时失去 电子和质子，氧化后的 PANI 分子呈电中性，于是之前插入的阴离子被释放，导致 PANI 薄膜 质量减少。因此，在 PANI 合成的过程中，导致 PANI 薄膜质量发生改变的因素主要有三方面， 一是 PANI 薄膜的聚合导致其质量增加，二是聚合后的 PANI 薄膜发生氧化还原反应而导致其 质量发生改变，三是 PANI 薄膜发生分解反应导致其质量减少。当施加的电压超过 0。6 V 时， 就有会发生 PANI 的分解反应[17]。

图 2。4 是浓度为 0。1 mol/L 的苯胺和 0。5 mol/L 的硫酸的制备液合成的 PANI 薄膜在 0。5 mol/L 的硫酸溶液中进行 CV 测试的过程中的 CV 曲线和频率响应曲线。实验条件：扫描速率

第 8  页 本科毕业设计说明书

图 2。3 不同氧化态的 PANI 在酸溶液中的氧化还原反应

为 100 mV/s，电压范围为-0。2~1。0 V，扫描圈数为 1 圈。此次 CV 测试的目的是为了探究 PANI 薄膜的合成机理。由于溶液中不存在苯胺分子，所以此过程中不会发生 PANI 的聚合反应， 故图 2。4 中导致 PANI 薄膜质量发生改变的原因是合成的 PANI 发生了氧化还原反应和分解反 应。由图 2。4 可知，正向扫描时，在 0。3~0。8 V 之间，完全还原态 PANI 被氧化为中间氧化态 PANI，使 PANI 薄膜的质量增加；在 0。8~1。0 V 之间，中间氧化态 PANI 被氧化为完全氧化态 PANI，使 PANI 薄膜的质量减少；同时，在 0。6~1。0 V 之间，还发生了 PANI 的分解反应，所 以 PANI 薄膜频率响应曲线才会出现由递减变为递增的趋势。同理，逆向扫描时，在 1。0~0。6 V 之间，发生了 PANI 的分解反应，PANI 薄膜的质量减少；在 1。0~0。8 V 之间，完全氧化态 PANI 被还原为中间氧化态 PANI，使 PANI 薄膜的质量增加；在 0。8~0 V 之间，中间氧化态 PANI 被还原为完全还原态 PANI，PANI 薄膜的质量减少。来~自,优^尔-论;文*网www.youerw.com +QQ752018766-

图 2。5 是浓度为 0。1 mol/L 的苯胺和 0。5 mol/L 的硫酸的混合溶液制备 PANI 薄膜时扫描的 第 14 圈的 CV 曲线和频率响应曲线。对比图 2。4 与图 2。5，可以总结出 PANI 的合成机理是： 正向扫描时，电位在- 0。2~0。3 V 之间，PANI 薄膜没有发生质量的变化。在 0。3~0。8 V 之 间，完全还原态 PANI 被氧化为中间氧化态 PANI，PANI 薄膜质量增加。在 0。8~1。0 V 之间， 中间氧化态 PANI 被氧化为完全氧化态 PANI，PANI 薄膜质量减少；同时，在 0。6~1。0 V 之间，

会有 PANI 的分解反应发生；但是因为在 0。8~1。0 V 之间，主要反应是使 PANI 薄膜的质量增 加的聚集成核与低聚反应，故三者的叠加效应最终结果表现为在 0。8~1。0 V 之间 PANI 薄膜的 质量增加比较缓慢