聚苯胺电化学传感器的制备及对有机物的检测研究

发布时间：2025-06-20 05:56

　　聚苯胺（PANI）是目前应用范围最广的导电聚合物,它具有成本低廉,环境友好以及良好的氧化还原可逆性等优点。但是因为纯的聚苯胺有较差的共轭能力以及自身团聚现象严重,因此极大地影响了它的电化学性能,所以需要进性掺杂改性来改善其缺点;电化学传感器是目前研究比较热门的一个问题,因为它是一种测量结果准确、成本低、携带方便以及原理和制备都比较简单的测量装置,目前已经被广泛应用到有毒物质检测、优质水源监测、生物以及医学等领域,因此受到越来越多人的重视。本文主要用聚苯胺以及聚苯胺/石墨烯复合材料为载体构筑有机物检测的电化学传感器,并对两种电化学传感器的性能进行测试研究。首先,采用循环伏安法制备PANI,选择合适的载体以及无机酸制备PANI,通过比较合成聚苯胺时的参数变化,确定以石墨棒为基体,以高氯酸为掺杂酸。用在上述合成条件下制备好的聚苯胺电极来检测检测不同有机物,选用CV法研究有机物在聚苯胺以及聚苯胺/石墨烯修饰电极上的电化学行为,选用的有机酸包括有机一元酸、二元酸、柠檬酸、苹果酸、磺基水杨酸、对甲苯磺酸、抗坏血酸、乳酸、甲醛,实验结论表明冰乙酸、柠檬酸、抗坏血酸和甲醛对聚苯胺电极电性能均具有明显的影...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1 PANI的不同结构及其相互转化关系

掺杂的概念来源于半导体化学,但又有很大区别。聚苯胺是一种结构型导电高分子,其具有区别于其他导电高分子的掺杂方式——质子酸掺杂。由于不涉及电子的得失,仅存在质子的获取和释放,所以表观上不是一种氧化还原过程[52]。图1-1表示这个掺杂与脱掺杂的过程,即聚苯胺不同结构之间的相互转换。....

图1-2聚苯胺质子酸掺杂机制

对于聚苯胺的掺杂机理研究从未中断过,本文介绍中科院高分子科学家王佛松等[53]的研究成果。PANI是含有-NH-和-N=基团的结构,一般情况下,当二者都存在时,实际上只有二者共存时的掺杂才是有效力的掺杂[54],此时H+会先与-N=基团作用产生亚胺盐,而后经过电子云的重排,也就是....

图1-3石墨烯基本结构示意图

2004年英国Manchester大学的两位物理学家Geim和Novoselov采用胶带剥离法制备出石墨烯(graphene)[80],两人共同获得了最高奖项即诺贝尔物理学奖。石墨烯是目前发现的最理想的二维纳米材料,只有一个原子厚度[81],因此石墨烯几乎是透明的,透光率接近98....

图1-4聚苯胺与石墨烯复合过程示意图

由于聚苯胺和石墨烯各自有其优势和缺陷,单一材料作为电极活性物质会有不可避免的劣势。因此,将聚苯胺与石墨烯复合是一个很好的方向,一方面可以抑制石墨烯的层间团聚,有利于溶液离子的嵌入和脱出;另一方面可以增强材料导电性,使结构稳定,改善聚苯胺的循环性能,并且增加聚苯胺的有序性和结晶度[....

本文编号：4051528