聚苯胺/氧化钨复合膜的制备及其在中性介质中的电化学活性研究

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聚苯胺(PANI)由于合成简便、成本低廉、可控的电导率、优良的环境稳定性、独特的电化学和光学性能,在电化学储能、生物传感器、电致变色以及金属防腐和防污等领域有着广阔的应用前景。但PANI一般只在酸性环境中才具有电化学活性,当pH大于4时,其电化学活性基本消失,这给PANI的应用带来了极大的限制。本文采用四种方法制备PANI/WO3复合膜,致力于通过与W03复合的方法改善PANI在中性介质中的电化学活性。首先,采用共沉积一步法制备PANI/WO3复合膜,结果表明:以FTO导电玻璃和石墨片为基片制备的PANI/WO3复合膜在中性介质中具有一定的电化学活性,而以不锈钢为基片制备的PANI/WO3复合膜则几乎没有电化学活性。其次,在FTO基片上采用分步法制备PANI/WO3复合膜,结果表明:采用“恒流+循环伏安(CV)”和“恒压+恒压”工艺制备的PANI/WO3复合膜具有一定的电化学活性,而采用“恒压+CV"工艺制备的PANI/WO3复合膜则没有电化学活性。然后,在W片上采用分步法制备PANI/WO3复合膜,结果表明:当W的阳极氧化时间为10 min时,得到的PANI/WO3复合膜不仅电化学活性能从酸性介质扩展至中性甚至是弱碱性介质中,而且在中性介质中具有优良的氧化-还原循环稳定性,其作用机理被认为是在酸性电解液中聚合苯胺时嵌入到WO3中的H+离子起到了PANI质子源的作用。最后,为了进一步提高PANI/WO3复合膜在中性介质中的电化学活性,在TiO2纳米管阵列膜中制备了纳米结构的PANI/WO3复合膜。结果表明:PANI在WO3/TiO2复合纳米管阵列中的生长十分缓慢,复合纳米结构膜在中性介质中具有良好的电化学活性和氧化-还原循环稳定性。
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