氧化铝模板电化学合成导电聚吡咯的形貌研究论文

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1、氧化铝模板电化学合成导电聚吡咯的形貌研究论文.freelol／L时制备的PPy膜微触手结构数量多，具有较大的比表面积．关键词：聚吡咯；氧化铝模板；形貌导电聚合物化学修饰电极由于其电化学响应信号大、易观察、性质稳定、具有一定的抗干扰能力等优点1.freel，膜孔径最小可达5am，孔密度高达10n／cm2Do3．我们采用表面被氧化成多孔氧化铝膜的高纯铝片作为工作电极合成PPy，得到了一种不同于PPy常规菜花状结构，我们称之为微触手结构．具有这种微触手结构的PPy膜具有较大的比表面积，即电极表面活性位点数增多，从而可以增加电化学信号；同时这种微触手结构比

2、较柔软，即具有该结构的PPy膜模量较低，这改善了材料的生物相容性．1实验部分1．1仪器与试剂电化学聚合：采用CHI650B电化学工作站(I-海辰华仪器公司)，在计算机控制下，采用恒电位的方法进行电化学聚合．表面形貌表征：采用QUANTA200SEM(FEIpany)观察其表面形貌．试剂：吡咯(Py，97，Fluka出品)，使用前减压蒸馏．其他试剂均为分析纯，实验用水为去离子水．1．2铝／氧化铝模板电极的制备将高纯铝条(99．99％，200m)在空气中500℃下退火5h，以去除冷轧时铝片中产生的应力、晶粒缺陷，提高结晶性能．再将退火后的铝片在丙酮中超

3、声清洗15min以除去表面可能存在的油脂．然后在氢氧化钠水溶液超声清洗，以去除表面的氧化层．取出高纯铝，用去离子水清洗，采用抛光液进行电化学抛光，达到镜面效果．抛光后的铝片经蒸馏水洗后，在支持电解质中进行阳极氧化一定时间后，工作电极表面即形成含纳米孔洞的氧化铝膜(见图1)，可以看作是金属铝上覆盖一层氧化铝模板．1．3实验方法在三电极电解池中，铝／氧化铝模板作为工作电极，铂片为对电极，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)．聚合前工作电极在水中超声洗涤，电解池通氮气20min以除去溶液中的氧，恒电位下进行不同聚合电位、聚合时间及单体浓度的电化学聚合研究．2

4、结果与讨论2．1聚合时间的影响图2显示在0．2mol／LPy和0．2mol／L(+)一樟脑磺酸(CSA)的电解液中以1．0V恒电位聚合条件下制备的PPy形貌随时间的变化趋势．由图可以看出，800s时微触手结构不太明显，1000s时出现明显的微触手结构，但比较稀少，到1400s时已经有相当数量的微触手结构出现；1600S时出现大量的微触手结构，且它们的表面都很光滑，结构十分致密，此时PPy膜具有较大的比表面积，1800s时虽有很多的微结构出现，但比1600s时已有所下降，2100s时微结构明显减小，底部的菜花状PPy膜已经显露出．由此可见，聚合一定的

5、时间PPy才会出现特殊的微结构，但过长的聚合时间也会导致微结构减少，这是因为相邻的微触手结构互相交叠结合成普通的菜花状结构．通过研究发现，1600s为最佳聚合时间．2．2聚合电位的影响图3显示了所制备的PPy形貌随聚合电位的变化趋势．聚合条件为Py浓度0．2mol／L，(+)一CSA浓度0．2mol／L，聚合时间1600s．由图可以看出，0．8V时已有微触手结构出现，但十分稀少，0．9V时微触手结构明显增多，且可以看出是从边缘处开始生长，微触手结构表面也变得光滑起来；1．0V时出现大量的微触手结构，且它们的表面都很光滑，微触手结构十分致密，已将底部

6、的膜完全遮盖，此时PPy膜具有较大的比表面积；1．1V时微触手结构明显减少，表面也变得不光滑起来，出现了黏连的现象，此时电位已超过Py的过氧化电位，应为过氧化所致；1-3V时微触手结构基本消失，PPy膜恢复普通的菜花状结构．由此可以得出1-0V为获得特殊形貌的最佳聚合电位．2．3单体浓度影响图4为PPy形貌与单体浓度之间的关系．聚合条件为(+)-CSA浓度0．2mol／L，聚合电位1．0V，聚合时间1600s．从图中可以得知，单体浓度从0．1mol／L到0．4mol／L之间均有微触手结构的出现，单体浓度为0．2---0．3mol／L时比较适宜，微触

7、手结构比较致密，且比较光滑、均一．相比较而言，0．2mol／L较0．3mol／L更为适宜一些．2．4微触手结构形成机理探讨通过上述试验发现，用铝／氧化铝模板作为工作电极可以得到PPy的微触手结构，而在相同的聚合条件下，用高纯铝作为工作电极，仅得到了普通的菜花状结构，且在1．0V电位下铝被氧化，表面龟裂，如图5所示．说明将铝氧化，在其表面得到一层氧化铝模板是得到微触手结构的关键．在无模板的情况下，PPy先以一维结构生长，再交叠成二维结构、三维结构1．而PPy在三氧化二铝模板的孔洞中只能以高度有序的共轭结构一维生长1引，当其长出模板时，PPy已形成的高

8、度有序的一维结构有利于其按照该趋势继续生长．在生长的过程中，相邻的一维结构交连成一束，形成微触手结构，在脱离模板后继续向七