第三章 聚天青 C/还原石墨烯杂化膜的电化学性质及表征 16

引言 16

3。1 氧化石墨烯对聚天青 C 性质的影响 16

3。2  聚天青 C/还原石墨烯杂化膜的电化学性质研究 17

3。2。1 pH 值对聚天青 C 性质的影响 17

3。2。2 以不同 pH 值合成聚天青 C 对杂化膜性质的影响 19

3。2。3 扫描速率对杂化膜循环伏安性质的影响 20

3。2。4 改变扫描电位合聚天青 C 对杂化膜循环伏安性质的影响 22

3。3  聚天青 C/还原石墨烯杂化膜电致变色性能研究 25

3。4 聚天青 C/还原石墨烯杂化膜谱学研究 26

3。5 聚天青 C/还原石墨烯杂化膜外貌研究 27

结论 29

致谢 30

参考文献 31

第一章 绪论

1。1 研究背景

二十世纪六十年代，在人们心中聚合物是绝缘的。然而在在二十世纪七十 年代末，日本化学家白川英树、美国化学家 A。G。 MacDiarmid 和 A。J。 Heeger 研 究了对聚乙炔掺杂后提高了其导电性后，世间的观点发生了变化。因在导电聚 合物领域的卓越贡献，这三名科学家获得了 2000 年度诺贝尔化学奖。自此，更 多的科技工作者开始了对导电聚合物的研究。

另一个方面，石墨烯作为一种新型的碳纳米材料，拥有优异的机械性能和 导电性。天青 C 则是一种氧化还原指示剂和媒介体，可以通过电化学聚合的方 法合成导电聚合物聚天青 C。如导电聚合物聚天青 C 和石墨烯复合制备杂化膜有 可能拓宽导电聚合物的应用领域。

1。2 导电聚合物的概念

导电聚合物一般是由含有共轭π键的聚合物经过化学或电化学掺杂后而形 成的导电材料[1]，其又可以称为导电高分子，其导电率可从绝缘体延伸到导体【2】。 除了常见的几种导电聚合物比如聚乙炔（PA）[3]、聚苯胺（PANI）[4,5]、聚吡咯

（PPY）[6,7]、聚噻吩（PTH）[8,9]、聚对苯撑（PPV）[10]等，现在也有其它的导 电聚合物被不断的合成，例如本课题的聚天青 C 也是一种新型的导电高分子， 具有广阔的前景。

1。2。1 导电聚合物的制备方法

当前，合成导电聚合物的主要方法是高聚合、光化学法、化学法以及电化 学法。其中最常用的是化学法及电化学法[10,11]。

化学法的原理是向单体中加入氧化剂从而将单体氧化而生成聚合物，优点 是可以一次性制得大量的产品，但是也有较突出的不足：制出的聚合物主要是 高分子的粉末，非但不溶亦不熔，而且很多时候需要在反应时加催化剂、掺杂 剂造成的不便，导致其很难用于实验室的电化学研究；影响其各种性质的因素 较多，主要包括：（1）浓度有差异的单体的影响，（2）反应时的反应物的周 围温度的差别，（3）掺杂剂的性质及掺杂程度，（4）单体、氧化剂等反应物

的配比，（5）氧化剂的性质等。 电化学法则是采用三电极系统（工作电极、参比电极和对电极）与电化学

工作站相连制备，得到的产品一般表现在电极上出现的聚合物薄膜，优点是可 以通过改变电解液组成、单体浓度、溶液的 pH 值、扫描电位以及反应温度等 方法可以制备具有不同电化学性质的导电聚合物[12]。除此之外，也可以通过控 制电量来控制膜的厚度，并且制备时不需要加催化剂。由于上述的优点，电化 学法被应用于实验室的研究中，主要的方法包括：循环伏安法、恒电位法和恒 电流法等等。