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摘要本文使用电化学石英晶体微天平（EQCM）在金电极上沉积聚苯胺（PANI），然后进行循环伏安（CV）测试，通过CV曲线和对应的频率响应曲线，研究PANI在酸性溶液中的电化学掺杂机理和在中性溶液失去电化学活性的机理。28997
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PANI在酸性溶液中进行CV测试时在0.3 V附近出现氧化峰是因为完全还原态的PANI氧化成中间氧化态的PANI，这是一个质子化过程，为了平衡电荷，对阴离子也掺杂进入PANI膜中，电极质量增加；在0.9 V处出现氧化峰是因为中间氧化态的PANI氧化成完全氧化态的PANI，这是去质子化过程，对阴离子从膜中脱出，电极质量减小。
PANI膜在与其掺杂酸不同的酸溶液中电化学掺杂会发生对阴离子的交换，在中性溶液中由于质子（H+）从高分子链上脱离不能补充而失去电化学活性。
关键词 聚苯胺 电化学活性 电化学石英晶体微天平 中性溶液
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Study of polyaniline electrochemical activity by using the electrochemical quartz crystal microbalance
Abstract
In this study, gold electrode of electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM) is used to deposite polyaniline (PANI), then electrochemistry activity of PANI is tested by cyclic voltammetry (CV). The mechanism of electrochemical doping in acidic solution and losing electrochemical activity in neutral solution is studied by CV curves and corresponding frequency response curves.
In the process of testing electrochemistry activity of PANI in acid solutions, the redox peak of 0.3 V is because oxidization of Leucoemeraldine base into Emeraldine base is protonation process that anions are inserted into PANI films in order to neutralize any net charge on the polymer chains, which increases mass of electrode. The redox peak of 0.9 V is because oxidization of Emeraldine base into Prenigraniline base is deprotonation process that anions move away from PANI films, which decreases mass of electrode.
Anions exchange will happen in acid solution whose anions are different from doping acid anions of PANI. PANI loses electrochemical activity in neutral solution because protons ( H+ ) move away from polymer chains and are lack of supplies.
Keywords PANI Electrochemical activity EQCM Neutral solution
目 次
1 引言 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 EQCM概述 1
1.3 PANI概述 3
1.4 本文的研究目的和思路 4
2 PANI薄膜的制备 5
2.1 理论部分 5
2.2 实验药品及仪器 5
2.3 实验过程 5
2.4 结果与讨论 7
2.5 本章小结 12
3 PANI的电化学活性的EQCM研究 13
3.1 理论部分 13
3.2 实验药品及仪器 13
3.3 实验过程 14
3.4 结果与讨论 14
3.5 本章小结 26
结 论 27
致 谢 28
参考文献29
1 引言
1.1 研究背景与意义
自从发现掺杂的聚乙炔具有导电性以后，相继聚吡咯（PPy）、PANI等聚合物也发现具有导电性，这些高分子因为具有很好的导电性也越来越受到研究者的关注[1]。PANI作为一种共轭的导电高分子，掺杂后具有很好的电化学性能、生物相容性[2]；在超级电容器、气敏传感器、生物电极、导电纤文等领域具有很好的应用前景[3-5]。一般来说PANI在低pH（一般小于4）下具有很好的电化学活性，但是在高pH下尤其在中性或碱性条件下会失电化学活性，这将大大限制了PANI的应用[6]。