聚苯胺电化学合成与测试

实验三十二聚苯胺的电化学合成一、实验目的1．了解导电聚合物的基本原理和应用价值2．掌握利用电化学方法合成聚苯胺的实验方法。

二、基本原理自1984 年MacDiarmid 在酸性条件下,由聚合苯胺单体获得具有导电性聚合物至今的十几年间,聚苯胺成为现在研究进展最快的导电聚合物之一。

其原因在于聚苯胺具有以下诱人的独特优势:a) 原料易得,合成简单;b) 拥有良好的环境稳定性;c) 具有优良的电磁微波吸收性能、电化学性能、化学稳定性及光学性能;d) 独特的掺杂现象;e) 潜在的溶液和熔融加工性能[1]。

聚苯胺被认为是最有希望在实际中得到应用的导电高分子材料。

以导电聚苯胺为基础材料,目前正在开发许多新技术,例如电磁屏蔽技术、抗静电技术、船舶防污技术、全塑金属防腐技术、太阳能电池、电致变色、传感器元件、催化材料和隐身技术。

1991 年,美国的Allied Singal 公司推出的牌号为Ver2sicon 的聚苯胺和牌号为Incoblend 的聚苯胺/ 聚氯乙烯共混物塑料产品,成为最先工业化的导电高分子材料。

聚苯胺是结构型导电聚合物家族中非常重要的一员。

MacDiarmid 等人将聚苯胺的化学结构表示如下:(1 - y) 的值代表了聚苯胺的氧化状态。

当y = 1时,称为“全还原式聚苯胺”;当y = 0 时,称为“全氧化式聚苯胺”;当y = 0. 5 时,称为“部分氧化式聚苯胺”。

部分氧化式聚苯胺通过质子酸掺杂后,其电导率可达10 - 100 S/ cm[5 ] 。

聚苯胺的合成有多种方法，其中聚苯胺的电化学聚合法主要有:恒电位法、恒电流法、动电位扫描法以及脉冲极化法。

一般都是苯胺在酸性溶液中,在阳极上进行聚合。

电极材料、电极电位、电解质溶液的pH 值及其种类对苯胺的聚合都有一定的影响。

操作过程如下:氨与氢氟酸反应制得电解质溶液,以铂丝为对电极,铂微盘电极为工作电极,Cu/CuF2 为参比电极,在含电解质和苯胺的电解池中,以动电位扫描法( E = 0. 6～2. 0 V) 进行电化学聚合,反应一段时间后,聚苯胺便牢固地吸附在电极上,形成坚硬的聚苯胺薄膜。

聚苯胺的合成及表征（省市师学院550018）摘要：本实验采用氧化聚合法，以苯胺为单体，过硫酸铵为氧化剂，探究投料比、酸种类、温度对合成聚苯胺的影响，及本征态聚苯胺的溶解性影响因素。

用傅里叶红外光谱仪对聚苯胺参杂前后的结构变化进行了测试，讨论了不同条件对聚合物的影响。

同时探究不同条件下合成的聚苯胺的溶解性。

关键词：聚苯胺合成表征溶解性前言：聚苯胺( PANI) 具有多样结构，独特的掺杂机，良好的稳定性和原料价廉易得等优点，一直是高分子领域的研究热点，在诸多领域都有良好的应用前景目前应用最为广泛的合成聚苯胺的方法是MacDiarm id 等提出的水溶液化学氧化聚合法。

该法简便易行, 适合大批量工业生产, 但通过该法制备所得聚苯胺的分子链含有大量缺陷，产物电导率较低，因此对苯胺化学氧化法合成条件对产率的影响进行了探究。

1. 实验部分1.1 实验试剂及仪器苯胺（An）(分析纯，AR天津博迪化工股份)、过硫酸铵(APS)(分析纯，AR 天津市科密欧化学试剂)、盐酸（HCl，优级纯）、硫酸（H2SO4）、高氯酸（HClO4）、磷酸（H3PO4）、氨水（NH3·H2O）、四氢呋喃（分析纯AR，天津博迪化工股份）、N,N-二甲基甲酰胺（分析纯AR，光华科技股份）、二甲基亚砜（分析纯AR，光华科技股份）、恒温玻璃搅拌器、85-2恒温磁力搅拌器(金坛市城东新瑞仪器厂)、傅里叶TENSOR-27型红外光谱仪（KBr压片）1.2聚苯胺的合成1.2.1聚苯胺的性质溶解性——聚苯胺由于其链刚性和链间强相互作用，使它的可溶性极差，在大部分常用的有机溶剂中几乎不溶，仅部分溶于N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮，这就给表征带来一定的困难，并且极限制了聚苯胺的应用。

通过结构修饰（衍生物、接枝、共聚）、掺杂诱导、聚合、复合和制备胶体颗粒等方法获得可溶性或水溶性的导电聚苯胺。

如在聚苯胺分子链上引入磺酸基团可得到水溶性导电高分子。

一、实验目的1. 学习聚苯胺的合成方法。

2. 掌握聚苯胺的表征技术。

3. 了解聚苯胺的物理化学性质。

二、实验原理聚苯胺（PANI）是一种导电聚合物，具有良好的生物相容性、机械性能和化学稳定性。

本实验采用氧化聚合法合成聚苯胺，并通过循环伏安法、紫外-可见光谱和扫描电子显微镜对其进行表征。

三、实验器材与药品1. 实验器材：烧杯、磁力搅拌器、电极、电化学工作站、紫外-可见光谱仪、扫描电子显微镜等。

2. 药品：苯胺、过硫酸铵、硫酸、无水乙醇、氢氧化钠等。

四、实验步骤1. 合成聚苯胺（1）将1.0g苯胺溶解于10mL无水乙醇中，配制成苯胺溶液。

（2）在烧杯中加入10mL 0.1mol/L的硫酸溶液，滴加苯胺溶液，边滴加边搅拌。

（3）将烧杯放入磁力搅拌器中，搅拌30min。

（4）向烧杯中加入1.0g过硫酸铵，继续搅拌30min。

（5）用氢氧化钠溶液调节溶液pH值为12，继续搅拌1h。

（6）将所得产物用无水乙醇洗涤，抽滤，干燥，得到聚苯胺固体。

2. 聚苯胺表征（1）循环伏安法：将制备的聚苯胺分散于乙醇中，用循环伏安法测试其电化学性质。

（2）紫外-可见光谱：测试聚苯胺的紫外-可见光谱，分析其光学性质。

（3）扫描电子显微镜：观察聚苯胺的微观形貌。

五、实验结果与分析1. 循环伏安法聚苯胺在循环伏安曲线中表现出明显的氧化还原峰，表明其具有良好的导电性。

2. 紫外-可见光谱聚苯胺在紫外-可见光谱中表现出明显的吸收峰，说明其具有典型的聚苯胺特征。

3. 扫描电子显微镜扫描电子显微镜显示，聚苯胺呈颗粒状，具有良好的分散性。

六、讨论与改进1. 合成聚苯胺时，反应条件对产物质量有很大影响。

本实验中，苯胺与硫酸的摩尔比为1:10，过硫酸铵与苯胺的摩尔比为1:1，反应时间为1h，pH值为12。

通过调整这些参数，可以优化聚苯胺的合成条件。

2. 在表征聚苯胺时，可以采用多种方法，如电化学阻抗谱、红外光谱等，以全面了解其物理化学性质。

3. 本实验中，聚苯胺的产率较高，为80%。

1. 了解聚苯胺的制备方法及其应用。

2. 掌握聚苯胺的合成原理和实验步骤。

3. 学习并掌握电化学合成聚苯胺的方法。

二、实验原理聚苯胺（Polyaniline，PANI）是一种导电聚合物，具有独特的化学、物理和电化学性质。

其制备方法主要有化学氧化法和电化学合成法。

本实验采用电化学合成法，通过在导电聚合物溶液中施加电压，使单体苯胺在电极上发生氧化聚合反应，形成聚苯胺。

三、实验仪器与试剂1. 仪器：- 三电极体系：工作电极（铂电极）、参比电极（银/氯化银电极）、辅助电极（铂电极）- 伏安仪- 磁力搅拌器- 真空干燥箱- 电子天平- 移液器- 烧杯- 离心机2. 试剂：- 苯胺（分析纯）- 硼砂（分析纯）- 硫酸（分析纯）- 蒸馏水1. 准备工作：（1）将苯胺、硼砂和硫酸按一定比例混合，配制成单体溶液。

（2）将单体溶液置于三电极体系中，调整电极间距，确保工作电极与参比电极、辅助电极之间距离适宜。

2. 电化学合成：（1）打开伏安仪，设置合适的扫描速度和电位范围。

（2）在单体溶液中施加电压，进行电化学聚合反应。

（3）观察反应过程中溶液的颜色变化，当溶液颜色变为深蓝色时，停止反应。

3. 沉淀分离：（1）将反应后的溶液离心分离，收集沉淀物。

（2）用蒸馏水洗涤沉淀物，去除杂质。

4. 干燥与表征：（1）将洗涤后的沉淀物置于真空干燥箱中，干燥至恒重。

（2）对干燥后的聚苯胺进行表征，如红外光谱（IR）、扫描电子显微镜（SEM）等。

五、实验结果与分析1. 反应过程中溶液颜色变化：反应开始时，溶液颜色为浅黄色，随着反应的进行，溶液颜色逐渐变为深蓝色。

2. 聚苯胺的表征：（1）红外光谱（IR）分析：聚苯胺在红外光谱中显示出明显的特征峰，如苯环、苯胺基团等。

（2）扫描电子显微镜（SEM）分析：聚苯胺呈现出明显的层状结构，具有良好的导电性。

六、实验结论本实验采用电化学合成法成功制备了聚苯胺。

实验结果表明，聚苯胺具有良好的导电性和稳定性，具有较高的应用价值。

摘要在所有已知导电聚合物中，聚苯胺因其稳定性，可控制的导电率以及氧化还原特性等引起了众多科学家的兴趣，目前已经成为导电聚合物研究的热点。

本文以铂片为电极，用电化学方法来合成聚苯胺。

研究了电极、电解溶液以及扫描速度等因素的改变对聚苯胺膜形貌及电化学可逆性的影响。

在室温条件下的酸性溶液中，以铂片为电极，用苯胺单体作为反应剂，通过循环伏安法制备聚苯胺薄膜。

研究了在不同电解质溶液中聚苯胺的电化学合成及其电化学氧化还原行为电解质溶液组成的关系，重点分析了苯胺单体浓度、质子酸浓度以及阴离子种类、扫描速度对苯胺形态和电化学活性的影响。

结果表明，在苯胺浓度为0.1mol／L，硫酸浓度0.1mol/Ｌ，盐酸浓度为0.5mol／Ｌ的混合溶液中，当扫描速度为0.03V/s时，可获得颗粒均匀度比较高的聚合物。

该聚合物具有很好的氧化还原可逆性。

关键词：导电聚合物；聚苯胺；循环伏安法；可逆性；扫描速度AbstractAmong all conducting polymers, polyaniline has attracted considerable interest for its environmental stability, controllable electrical conductivity, and interesting redox properties. In this paper we have reported the synthesis and characterization of polyaniline deposited in a aniline sulphric acid, electrode and chlohydic acid solution on platinum electrode.Polyaniline films have been synthesized on platinum surface in inorganic acid aniline solution under different conditions such as scan rates and acid concentration. Applying Cyclic voltametry method polymerized polyaniline , inspecting the effects of different preparation conditions on their physical structure and electrochemistry properties. Using SEM for surface morphology characterization, employing XRD for structucal characterization of polyaniline film. The results indicate that polyaniline films synthesized in 0.1 mol/L aniline containing 1.0 mol/L sulfuric acid and 0.5 mol/L hydrochloric acid solution, at the ambient temperature and scan rate 0.03V/s we can get uniform grain exhibit good reversibility.Key words: conducting polymer; polyaniline; cyclic voltametry method; reversibility; scan rate目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第一章文献综述 (1)1.1导电聚合物简介 (1)1.1.1电子导电聚合物 (1)1.1.2聚苯胺的历史及现状 (2)1.1.3聚苯胺研究中存在的主要问题 (3)1.2聚苯胺结构及性质 (4)1.2.1聚苯胺的结构及特性 (4)1.2.2聚苯胺的特殊掺杂机制 (6)1.2.3导电聚苯胺导电机理 (6)1.3聚苯胺的合成 (7)1.3.1电化学合成及基本方法 (8)1.3.2导电聚合物电化学合成机理 (8)1.4聚苯胺的应用 (9)1.4.1导电材料 (9)1.4.2能源材料 (9)1.4.3防腐材料 (10)1.4.4电池屏蔽材料 (11)1.5研究方法 (11)1.5.1线性扫描伏安法(Linear Sweep Voltammetry) (11)1.5.2循环伏安法(Cyclic Voltammetry) (11)第二章电化学方法制备聚苯胺与分析 (13)2.1 实验部分 (13)2.1.1 实验药品及仪器 (13)2.1.2 工作电极制备 (13)2.1.3苯胺酸溶液的制备 (14)2.1.4 聚苯胺合成 (14)2.1.5 实验方法 (14)第三章结果与讨论 (15)3.1 酸性介质的种类及浓度的影响 (15)3.1.1 质子酸种类的影响 (15)3.1.2 质子酸浓度的影响 (18)3.2 苯胺浓度的影响 (20)第四章结论与建议 (23)4.1结论 (23)4.2 建议 (23)参考文献 (25)第一章文献综述1.1导电聚合物简介所谓导电高聚物是由具有共轭π键的聚合物经化学和电化学“掺杂"后形成的，通过“掺杂”使其电导率由绝缘体上升至导体的数量级[1]。

聚苯胺的合成与表征摘要：聚苯胺在不同的酸的环境中合成，优化聚苯胺的合成条件。

用过硫酸铵作氧化剂，改变不同的投料比.酸类.温度等，合成聚苯胺产品。

计算聚苯胺的合成产率。

用合成的聚苯胺做红外光谱检测结构，并比对氧化态与本征态的聚苯胺的谱图。

关键词：聚苯胺投料比酸度红外光谱1.绪论：聚苯胺（PANI)是一种得到广泛应用的导电聚合物，例如用作太阳能电池材料［1，2］超级电容器电极材料［3］催化剂载体［4］电化学传感器［5］防腐蚀材料［6］等．聚苯胺的制备方法有很多种，不同的合成条件下可以得到不同微观形貌的聚苯胺，例如万梅香等人［7］研究了聚苯胺纤维的合成，通过改变氧化剂可以很好地控制聚苯胺纤维的径;AYADMohamadM等人［8］研究了软模板法制备聚苯胺纳米管; 王学智等人［9］采用界面聚合方法制备了聚苯胺纳米棒．2.实验部分2.1仪器与试剂：苯胺（AR 天津博迪化工股份有限公司），使用之前用蒸馏出来再用；过硫酸铵（AR 天津市科密欧化学试剂有限公司）；盐酸（AR 北京化工）;硫酸（AR 北京化工）；高氯酸（AR 北京化工）；磷酸（AR 天津市富宇精细化工有限公司）；乙腈（AR 天津市科密欧化学试剂有限公司)；二甲基亚砜(AR 广东光华科技股份有限公司);乙醇.乙酸.甲苯.四氢呋喃等溶剂均是分析纯。

85-Z恒温磁力搅拌器（重庆银河实验仪器有限公司）；HC21006恒温槽（重庆银河实验仪器有限公司）；磁力加热搅拌器（郑州长城科工）；蒸馏装置；使用水均是一次蒸馏水。

2.2聚苯胺的合成：）n原理——------→（将苯胺蒸馏出来备用；配制不同1mol/l的无机酸150ml, 加入0.05mol蒸馏的苯胺，在不同浓度的氧化剂硫酸铵，在恒温水不同的温度下。

搅拌24小时，过滤时用100ml 乙酸先冲洗，再用蒸馏水冲洗至PH=6，干燥，称量。

氧化合成参杂态的聚苯胺，计算产率。

取2克的参杂态聚苯胺加入稀氨水100ml搅拌1小时脱氢离子制得本征态的聚苯胺。

电化学方法合成聚苯胺————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2电化学方法合成聚苯胺的研究摘要膜科学技术自50年代以来发展迅速，现已在工业、农业、医学等领域获得广泛应用。

就膜材料而言，有机膜发展最早，因其柔韧性好、成膜性能好、品种多等优点而获得大规模应用。

聚苯胺电致变色膜作为一种导b电聚合物材料，具有易合成、均相、性质均一、能牢固附着在支持物上等优点具有广阔的市场应用前景。

本文利用循环伏安法，采用三电极体系，研究在碳布电极表面合成聚苯胺膜。

本实验考查了苯胺单体浓度、溶液酸度、质子酸类型、线性扫描速率、扫描圈数等对合成聚苯胺膜的影响规律。

实验发现聚苯胺的电化学氧化过程是一个自催化过程。

镀液中苯胺单体浓度越大对成膜越有利，但是受苯胺的溶解度影响，镀液中的硫酸与苯胺的浓度比应大于1 : 1。

另外降低扫描速率，适当增加扫描圈数有利于聚苯胺膜的形成，最佳扫描速率为25mv/s。

聚苯胺的电化学活性明显依赖于质子化的程度，在苯胺与硫酸组成的镀液中，H2SO4浓度越大，膜的氧化还原可逆性越大，聚苯胺的自催化效应越强，质子酸中硫酸对聚苯胺的电化学生成的促进作用最大。

关键词：聚苯胺，循环伏安，影响规律AbstractThe technology of film science has developed rapidly since the 1950s. It is widely used in industry, agriculture, medicine and other fields. The organic film was developed first. It is well applied in many filds because of its flexibility, film-forming properties, and has many kinds of product. The electrochromic display film of polyaniline is one of electronically conducting polymers, it has a broad market prospect because it is easily synthesized, character uniform and can be firmly attached to the substrates. The work studied synthesis of polyaniline film on carbon cloth with three elctrodes by means of cyclic voltammograms.Synthesis of polyaniline films on carbon cloth are related to aniline concentration, solution acidity, bronsted acid type, linear scan rate and scanning numbers etc. It was found that the polyaniline electrochemical oxidation process is a self-catalytic process. It was found the higher the aniline concentration is, the esaier polyaniline synthesize is, because of the solubility of aniline in the water, sulfuric acid and aniline should be more than 1: 1 in concentration. Furthermore it was favorable to synthesize polyaniline films when reduce scan rate and increase the numbers of scanning appropriately, and the best scan rate is 25 mv/s. The activity of polyaniline films was significantly depended on the extent of the proton, in the solution of aniline and sulfuric acid bath, the greater the H2SO4concentration is, the greater the film’s redox reversible is, the stronger the self-catalytic effect is ,and sulfuric acid can promote the speed of synthesis of1polyaniline on the carbon cloth.Key words: polyaniline，cyclic voltammograms，effect rules2目录摘要 0Abstract (1)第一章绪论 (5)1.1引言 (5)1.2聚苯胺的结构、颜色和导电性 (6)1.3聚苯胺的应用 (7)1.3.1 在金属防腐上的应用 (7)1.3.2 在电池方面的应用 (8)1.3.3 在导电纤维上的应用 (8)1.3.4 在电磁屏蔽材料方面的应用 (9)1.3.5 在抗静电方面的应用 (9)1.3.6 在其它方面的应用 (10)1.4聚苯胺的合成方法 (10)1.4.1 化学方法 (10)1.4.3 微乳液聚合 (11)1.4.4 电化学方法 (12)1.5循环伏安法 (15)1.6本论文的工作 (17)第二章实验部分 (17)32.1实验装置与仪器 (17)2.2化学试剂 (18)2.3实验步骤 (19)2.3.1 碳纤维电极预处理 (19)2.3.2 溶液配制 (19)2.3.3 聚苯胺膜的电化学制备 (20)第三章结果与讨论 (20)3.1苯胺单体浓度对成膜的影响 (20)3.2循环伏安扫描圈数对成膜的影响 (22)3.3循环伏安扫描速率对成膜的影响 (24)3.4酸度对聚苯胺在电极表面成膜的影响 (25)3.5质子酸类型对成膜的影响 (27)3.6聚苯胺膜在碳布表面形貌观察 (28)第四章结论 (30)参考文献 (31)致谢 (34)4第一章绪论1.1 引言材料科学已经成为21世纪的前沿科学，材料科学的发展对许多科学领域的发展都有促进作用。

聚苯胺的制备实验报告一、引言聚苯胺（PANI）是一种具有优异的电导率、导电性等物理特性的聚合物，同时也具有较强的氧化还原性能。

因此，聚苯胺在电子学、光电学、催化、传感等领域得到了广泛应用。

目前，聚苯胺的合成方法主要有化学氧化法、阳离子聚合法、电化学合成法、微生物发酵法等多种方法。

其中，化学氧化法是合成聚苯胺的最常用方法之一，其优点在于制备简单，成本较低，且可大规模生产。

本实验旨在通过化学氧化法合成聚苯胺，并考察其物理性质。

二、实验原理聚苯胺的合成通过苯胺分子的氧化聚合实现，氧化剂一般采用过硫酸铵或者过硫酸钾。

当过硫酸铵与苯胺混合时，过硫酸铵会分解产生自由基SO4·-，反应的机理如下：NH2·+ HSO4^-→ NH3+ + HSO4·-free radical mechanism.png分子散裂的自由基（NH2·）不稳定，可能发生较快的氧化聚合，生成聚苯胺：polyaniline synthesis.png三、实验操作1．实验器材与药品（1）器材：3号烧杯、滴液漏斗、玻璃棒、玻璃棉、小瓶子、电子秤、磁力搅拌器、pH计等。

（2）药品：苯胺、过硫酸铵、浓盐酸、乙醇等。

2．实验步骤（1）称取苯胺5g，过硫酸铵1.5g，分别置于两个小瓶中。

（2）将苯胺溶解在20 mL 1.0 mol/L 盐酸中，并加入1 mL 的过硫酸铵溶液。

（3）在低温条件下，稳定地滴加370 mL 1.0 mol/L 盐酸溶液，同时边滴边搅拌，直至反应停止。

反应过程中保持pH值在1~2之间。

（4）冷却、过滤，用乙醇与水反复洗涤，然后去除水份。

（5）将得到的聚苯胺纤维打碎，用95%乙醇浸泡，静置一夜，然后烘干，称取产品的产率。

四、实验结果与分析本实验得到了聚苯胺，产率为58.3%。

聚苯胺的初步鉴定方法为判断其颜色变化，即苯胺逐渐变色，从无色变成深蓝色，接着反应介质透明，变成橙色浊液，最后生成了棕褐色固体，表明合成成功。

广州大学化学化工学院本科学生综合性、设计性实验告实验课程物理化学实验实验项目导电聚苯胺的合成及性能测试专业化学班级12化学师范学号及姓名指导教师及职称开课学期二0一四至二0一五学年第二学期时间2015 年 6 月8 日摘要：聚苯胺具有很多优异的特性，其中，改性聚苯胺的导电性能，引起研究者们广泛兴趣。

本文通过探究酸和氧化剂浓度对导电聚苯胺的化学合成电导率的影响。

本文以二次减压蒸馏过的苯胺为单体，过硫酸铵为氧化剂，水作为溶剂，按照一定的比例配合，采用化学法直接制备了不同浓度比下聚苯胺的电导率。

研究表明：聚苯胺的电导率随氧化剂浓度的上升而上升，n(APS):n(An)的比例为4:5时，电导率最高。

关键词：聚苯胺，化学合成，导电性，硫酸，氧化剂ABSTRACT:Polyaniline has many excellent properties, especially the conductive properties of the Modified Polyaniline, which arouses the researchers extensive interest. In this paper, it is to explored the effect of the chemical conductivity of polyaniline from acid and oxidant concentration on the chemical conductivity of polyaniline.The paper used the secondary decompression distillation of aniline as monomer, ammonium sulfate as oxidant and water as solvent. According to a certain proportion, using chemical method to to explored conductivity of polyaniline from different concentration acid and oxidant. It shows that the electrical conductivity of polyaniline will increased when oxidant concentration increases while the electrical conductivity was highest when n (An) was 4:5 (n). KEYWORDS: Polyaniline, chemical synthesis, conductivity, acid, concentration of sulfuric acid, oxidant引言：高分子材料一直被认为是绝缘体，但自从1977年Shirakawa，美国MacDiarmid教授和Hegger教授发现聚乙炔膜经过AsF5掺杂后电导率提高了13个数量级，达到103S/cm，证明有机高分子是可以导电的。

第26卷 专辑中 国 稀 土 学 报2008年8月V ol. 26 Spec. Issue JOURNAL OF THE CHINESE RARE EARTH SOCIETY Aug. 2008超级电容器用聚苯胺的电化学合成与性能研究王 琴1, 李建玲1* , 高 飞1, 武克忠1,2, 王新东1(1．北京科技大学理化系，北京 100083；2．河北师范大学化学与材料科学学院，河北 石家庄 050016)摘要：采用循环伏安法在0.2 mol/L 苯胺和0.5 mol/L H 2SO 4介质中电化学合成了聚苯胺膜。

用这种聚苯胺作为电极，用循环伏安法、电化学阻抗谱和恒流充放电技术对其进行电化学性能表征。

扫描电镜的结果显示，循环伏安法制备的聚苯胺膜呈现多孔结构，使得该聚苯胺膜具有相当大的比表面积，聚苯胺颗粒之间也存在大量显微缝隙，因而有利于离子在其中的扩散和迁移，并使之具有相当高的容量。

经过数据拟合，发现聚苯胺电极的比容量随电流密度的提高而呈指数形式的衰减。

关键词：聚苯胺；电化学电容器；循环伏安法；比容量中图分类号： O646 文献标识码： A 文章编号：1000-4343 (2008)-0400-04收稿日期：2008-04-31; 修订日期：2008-05-08作者简介：王 琴 (1982-)，女，安徽人，硕士生，研究方向: 电化学电容器 * 通讯联系人 (E-mail:**********************)电化学超级电容器作为一种新型储能装置已经越来越受到人们的关注，它具有比蓄电池更高的功率密度和循环寿命，比传统电容器具有更高的电容值和能量密度，其电容值是传统电容器的20~200倍[1]，可以应用于很多领域，如：高能脉冲激光器、混合电动汽车、燃料电池、移动电话、微机等。

电极材料是决定超级电容器电化学性能的关键因素，有机导电高分子具有充放电迅速、循环寿命长、价格便宜、易于合成等诸多优点，基于这些优点，使用导电聚合物作为电化学电容器的材料正成为一个新的发展方向。

聚苯胺的电化学合成及性能测试
侯超逸;段凌瑶;祝勇;崔乘幸;侯振雨
【期刊名称】《河南科技学院学报：自然科学版》
【年(卷),期】2011(039)005
【摘要】在硫酸介质中以苯胺为单体,用恒电压电化学方法合成了聚苯胺（PANI）,并对其进行了形貌、红外光谱、紫外-可见光谱、电导率和气敏性能的测定.结果表明：合成的样品为一维纳米线结构,表现出了聚苯胺的光谱特性,电导率为0.53
S/cm,对室内甲醛、苯、甲苯和氨气等表现出了较好的气敏性能,合成方法对电化学方法合成聚苯胺的工业化具有借鉴作用.
【总页数】4页(P92-95)
【作者】侯超逸;段凌瑶;祝勇;崔乘幸;侯振雨
【作者单位】河南科技学院,河南新乡453003
【正文语种】中文
【中图分类】TQ317
【相关文献】
1.聚苯胺的电化学合成及性能测试 [J], 侯超选;段凌瑶;祝勇;崔乘幸;侯振雨
2.活性炭表面的聚苯胺电化学合成及电磁性能 [J], 马明明; 楚楚; 刘佳; 王玺玺; 张杰; 丁婷婷
3.电化学合成聚苯胺膜及其腐蚀防护性能 [J], 李发闯; 苏光; 郭战永; 郭朝博; 孙国进
4.添加剂对电化学合成聚苯胺−氧化钴复合膜的影响 [J], 何守锁; 郝建军; 牟世辉
5.基于电化学合成法的活性炭-铅笔芯电极表面聚苯胺电磁性能研究 [J], 刘转利因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

一、实验目的1. 了解聚苯胺的合成原理及方法；2. 掌握聚苯胺的制备过程及操作技巧；3. 分析实验条件对聚苯胺性能的影响；4. 学习使用红外光谱仪对聚苯胺进行表征。

二、实验原理聚苯胺（PANI）是一种导电高分子材料，具有独特的化学结构和优异的导电性能。

本实验采用化学氧化聚合法，以苯胺为单体，过硫酸铵为氧化剂，通过氧化反应合成聚苯胺。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：苯胺（An）、过硫酸铵（APS）、盐酸（HCl）、硫酸（H2SO4）、去离子水、无水乙醇、丙酮；2. 实验仪器：锥形瓶、磁力搅拌器、恒温水浴锅、电子天平、滴定管、容量瓶、移液管、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）。

四、实验步骤1. 准备溶液：将苯胺、过硫酸铵、盐酸按一定比例溶解于去离子水中，配制一定浓度的苯胺溶液；2. 氧化反应：将配制好的苯胺溶液倒入锥形瓶中，放入磁力搅拌器，加入一定量的硫酸，调节pH值至3.5左右；3. 加入氧化剂：在搅拌过程中，逐滴加入过硫酸铵溶液，观察溶液颜色变化，直至溶液呈现深蓝色；4. 继续反应：保持反应温度在25℃左右，反应时间为2小时；5. 后处理：反应结束后，将产物用去离子水洗涤至中性，然后用无水乙醇和丙酮混合溶液进行抽提，直至无色；6. 干燥：将抽提后的产物在50℃下干燥，得到聚苯胺粉末；7. 红外光谱分析：将干燥后的聚苯胺粉末进行红外光谱分析，确定其结构。

五、实验结果与分析1. 聚苯胺的合成：根据实验步骤，成功合成了聚苯胺。

产物为深蓝色粉末，具有良好的导电性能；2. 实验条件对聚苯胺性能的影响：（1）氧化剂种类：实验中采用过硫酸铵作为氧化剂，其氧化效果较好，产物导电性能良好；（2）氧化剂用量：氧化剂用量过多会导致产物颜色过深，导电性能降低；用量过少则氧化反应不完全，产物导电性能较差；（3）反应时间：反应时间过长，会导致产物颜色过深，导电性能降低；反应时间过短，则氧化反应不完全，产物导电性能较差；（4）pH值：实验中采用硫酸调节pH值，pH值对产物导电性能有一定影响，最佳pH值为3.5左右；3. 红外光谱分析：通过红外光谱分析，确定产物为聚苯胺，其结构特征为苯环和氨基。

实验报告一、实验名称：聚苯胺的电化学合成与电显色二、实验目的：1.了解导电高聚物的一些性能和应用。

2.了解电化学合成聚苯胺和聚苯胺电显色的原理与方法。

3.电化学合成聚苯胺并测定其电显色性能。

三、实验原理：1.对于苯胺电聚合机理，一般公认的观点为，苯胺聚合是一个自催化过程，即：只需在苯胺溶液中通过氧化电流（一般小于0.1mA/cm2）就可得到聚苯胺。

苯胺氧化的第一步是失去电子生成自由基阳离子，随着反应的进行，且在本实验条件下（苯胺浓度较大，电流密度较小），自由基阳离子发生二聚反应，产物以对氨基二苯胺（头——尾二聚）为主，然后再与其它单体聚合，最后聚合成翠绿亚胺盐。

2.实验的第二步是在0.1mol/L盐酸+0.5mol/L氯化钾溶液中，通过使用不同的电流（氧化或还原电流），使聚苯胺完全氧化或完全还原。

四、实验仪器与试剂：恒电位仪、烧杯、导线、导电玻璃、铜棒、蒸馏水、3mol/L盐酸+0.5mol/L苯胺溶液、0.1mol/L盐酸+0.5mol/L氯化钾溶液、多用电表、秒表五、实验步骤及现象：1.洗净三只烧杯，一号烧杯放入25ml 3mol/L盐酸+0.5mol/L苯胺溶液；二号烧杯放入25ml 0.1mol/L盐酸+0.5mol/L氯化钾溶液；三号烧杯放40ml 蒸馏水。

2.用多用电表的欧姆档判断导电玻璃的导电面——电表示数为非正无穷的一面即为导电面。

3.将带有铜丝的夹子夹住导电玻璃的一端，放入一号烧杯中——保证夹子没有触碰溶液。

4.恒电位仪正极连接导电玻璃，负极连接铜棒。

打开恒电位仪，选择200μA档位，调节给定数值至-500，接通电流，同时用秒表计时——恒电位仪的输出电流为50.1μA，导电玻璃上逐渐出现一层淡绿色薄膜，至5分59秒，淡绿色薄膜颜色不再变化。

5.分别放开夹两个电极的夹子，将两个电极连盖子一起放在三号烧杯中清洗电极。

清洗完后，用纸吸干导电玻璃表面的水，然后将两个电极转移到二号烧杯中——溶液浸没淡绿色薄膜，夹子没有触碰溶液。

实验42 电化学合成聚苯胺电致变色膜一、实验目的1．了解聚苯胺电致变色膜的电化学制备方法。

2．熟悉电化学装置的操作方法。

3．了解有机物紫外吸收光谱的测定方法。

二、实验原理电化学法制备聚苯胺是在含苯胺的电解质溶液中，选择适当的电化学条件，使苯胺在阳极上发生氧化聚合反应，生成粘附于电极表面的聚苯胺薄膜或是沉积在电极表面的聚苯胺粉末。

聚苯胺的形成是通过阳极偶合机理完成的。

在酸性条件下，聚苯胺链具有导电性质，保证了电子能通过聚苯胺链传导至阳极，使增长继续。

只有当头头偶合反应发生，形成偶氮结构，才使得聚合停止。

聚苯胺链的形成是活性链端（—NH2）反复进行上述反应，不断增长的结果。

聚苯胺电致变色膜有4种不同的存在形式，它们分别具有不同的颜色。

苯胺能经电化学聚合形成绿色的叫做翡翠盐的聚苯胺导电形式。

当膜形成后，聚苯胺电致变色膜的4种形式都能得到，并可以非常快地进行可逆的电化学相互转化。

可通过改变外加电压实现翡翠绿和翡翠基蓝之间的转化，也可以通过改变pH值来实现。

三、主要仪器与试剂1．仪器150 mL烧杯两只，导电玻璃(工作电极，正极，实验中浸入电解池中的导电玻璃面积均为1 cm2)，铂丝(对电极，负极)，2节1.5 Ｖ电池，可变电阻器(0～1×105Ω)，万用表，紫外分光光度计(北京普析通用仪器有限公司)。

2．试剂聚苯胺，浓HNO3，KCl，HCl。

四、实验步骤安全预防：浓HNO3易挥发、有毒，操作时要注意通风。

1. 50 mL 3.0 mol·L－1 HNO3溶液：量取浓HNO3 36.80 mL稀释至50.00 ｍL。

2．0.10 mol·L－1 HNO3和0.50 mol·L－1 KCl混合溶液：量取3.0 mol·L－1 HNO3 31.50 mL，稀释至45.00 mL，再加入KCl 1.700ｇ，混合均匀。

3．烧杯中加40.00 mL 3.0 mol·L－1 HNO3和3.00 mL苯胺，混合均匀。

聚苯胺的合成及其电化学性能研究聚苯胺是一种具有重要应用价值的有机高分子材料，其在电化学传感器、光电转换器、电磁波屏蔽等领域都有广泛的应用。

本文将介绍聚苯胺的合成方法及其电化学性能研究进展。

一、聚苯胺的合成方法1. 化学氧化法聚苯胺最常用的合成方法之一是化学氧化法。

该方法是将苯胺与氧化剂反应，生成聚苯胺。

常用的氧化剂有过氧化氢、过氧化铵、氯酸钾等。

在实验中，通常将苯胺与氧化剂混合溶液在低温下反应，反应后用水洗涤、乙醇洗涤等步骤进行纯化。

2. 电化学合成法电化学合成法是另一种常用的聚苯胺合成方法。

该方法是在电解池中将苯胺置于阳极处进行电化学氧化，在电极表面生成聚苯胺。

实验中，电化学合成法的电解液通常为硫酸和苯胺；电极材料常为铂、金等贵金属。

3. 辐射法辐射法是一种新型合成聚苯胺的方法，该方法利用辐射原理，将苯胺溶液辐照一段时间后合成聚苯胺。

该方法具有无需氧化剂，反应时间短等优点，但现阶段还存在一些问题需要解决。

二、聚苯胺的电化学性能研究进展1. 电学导电性聚苯胺是一种具有良好导电性的高分子材料。

研究表明，聚苯胺的导电性与其掺杂物种类和浓度、氧化程度、结晶度等因素密切相关。

目前，常用的掺杂物有磺酸、盐酸、硝酸等，掺杂浓度过高会降低聚合物的导电性。

2. 电化学性能聚苯胺具有良好的电化学性能，可以作为电极材料用于电化学传感器、光电转换器等领域。

研究表明，聚苯胺电极对氨气、氧气、亚硝酸等物质具有良好的响应性。

此外，聚苯胺还可以作为超级电容器电极材料，具有高电容性能，可以应用于电动汽车、智能电网等领域。

3. 应用领域由于聚苯胺具有良好的电学导电性和电化学性能，因此被广泛应用于电化学传感器、光电转换器、电磁波屏蔽等领域。

此外，聚苯胺还可以用作催化剂载体、气体分离膜等材料，在能源、环保等领域也有广泛的应用。

综上所述，聚苯胺具有广泛的应用前景和研究价值。

随着社会科技的不断进步，聚苯胺的合成方法和性能研究也将不断完善，推动聚苯胺的应用领域不断扩展。