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恒定磁场中聚苯胺膜的制备及其动力学研究

作　者: 苏文义
导　师: 马利
学　校: 重庆大学
专　业: 化学
关键词: 聚苯胺 动力学 磁场 复合氧化剂 石英晶体微天平(QCM)
分类号: TQ320.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


聚苯胺（PANI）因其原料便宜,合成简单,稳定性及抗氧化性能良好,成为最具有商业价值的导电高分子材料之一。同时,PANI复合材料因具有良好的力学性能、热性能、光和电化学性能,而在电学、防腐、电池材料等领域具有良好的应用前景。由于PANI具有各向异性抗磁磁化率,当外加磁场时,导致PANI链能够沿着磁场方向定向排列。在电化学体系中,外加磁场与电场的相互作用产生洛伦兹力,激发溶液流动,降低边界层厚度,提高质量传输速度;同时,外加磁场也能影响金属/溶液的界面电位差,影响电化学过程。因此,外加磁场不仅有利于提高苯胺的自催化过程,而且对PANI的形貌、性质等都有一定的影响。磁场对自由基类的化学反应有显著的影响。目前,在磁场环境中探讨苯胺的聚合过程,研究磁场对PANI性能的影响,已成为研究的热点。本论文采用电化学方法探讨了磁场环境中PANI膜的制备及其电化学性能,同时,采用石英晶体微天平（QCM）技术,研究了有磁（0.4 T）、无磁场环境中,FeCl3/APS复合氧化剂对An乳液聚合成膜动力学行为的影响。结果表明:（1）通过电化学测试结果的分析表明,电化学法制备PANI膜的最优化条件是:磁场垂直于电场,激发电压为1.401.45V,激发圈数为2圈,镀膜电压为-0.2V0.9V,镀膜圈数为40圈,在此条件下制备的PANI膜具有较好的导电性、氧化还原可逆性、循环稳定性和耐腐蚀性。（2）在有、无磁环境中,以十二烷基苯磺酸（DBSA）为乳化剂和掺杂剂,FeCl3/APS为复合氧化剂时,苯胺的乳液聚合成膜,具有相同的反应级数,对复合氧化剂为1级,对An为0.5级,对DBSA为0.5级。同时,通过对产物的循环伏安分析,初步优化了聚合反应条件。结果表明:当磁场强度为0.4T, FeCl3与APS摩尔比（nFeCl3/nAPS）为2:1,复合氧化剂浓度为0.18 mol/L,苯胺浓度为0.08 mol/L, DBSA浓度为0.05 mol/L时,产物PANI CV测试的峰电流及其电导率最大。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-18
  1.1 聚苯胺概述  8-11
    1.1.1 PANI 的分子结构  8
    1.1.2 PANI 的聚合方法  8-10
    1.1.3 PANI 的应用前景  10-11
  1.2 PANI 复合材料  11-13
    1.2.1 PANI/无机复合材料  11
    1.2.2 PANI/有机聚合物复合材料  11-12
    1.2.3 PANI 复合材料的应用  12-13
  1.3 磁场在苯胺聚合中的应用  13-14
    1.3.1 磁场对苯胺电化学聚合的影响  13-14
    1.3.2 磁场对苯胺化学聚合的影响  14
  1.4 磁场对聚苯胺性能的影响  14-15
    1.4.1 磁场对聚苯胺链结构的影响  14
    1.4.2 磁场对聚苯胺聚集态结构的影响  14-15
  1.5 石英晶体微天平(QCM)  15-16
    1.5.1 QCM 的基本原理  15-16
    1.5.2 QCM 的应用  16
  1.6 本课题的研究目的、意义和内容  16-18
    1.6.1 本课题的目的和意义  16-17
    1.6.2 本课题的主要内容  17-18
2 磁场环境中聚苯胺膜的制备及其电化学性能研究  18-29
  2.1 实验部分  18-20
    2.1.1 实验所用主要原料  18
    2.1.2 实验主要设备与仪器  18-19
    2.1.3 PANI 膜的制备  19
    2.1.4 PANI 膜的表征  19-20
  2.2 结果与讨论  20-28
    2.2.1 不同的磁场方向与电场方向时制备的PANI 膜的电化学性能  20-22
    2.2.2 磁场条件下制备PANI 膜的影响因素  22-27
    2.2.3 有、无外加磁场制备的PANI 膜的电化学性能的比较  27-28
  2.3 结论  28-29
3 磁场环境中复合氧化剂对苯胺聚合动力学行为的影响  29-43
  3.1 实验部分  29-31
    3.1.1 实验试剂  29
    3.1.2 主要仪器设备  29-30
    3.1.3 实验方法  30-31
  3.2 结果与讨论  31-41
    3.2.1 磁场强度对聚合速率的影响  31-33
    3.2.2 不同的nFeC13/nAPS 对An 聚合速率的影响  33-34
    3.2.3 复合氧化剂浓度对聚合速率的影响  34-37
    3.2.4 An 浓度对聚合速率的影响  37-39
    3.2.5 DBSA 浓度对聚合速率的影响  39-41
  3.3 结论  41-43
4 结语与展望  43-45
  4.1 结语  43
  4.2 展望  43-45
致谢  45-46
参考文献  46-52
附录  52

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 合成树脂与塑料工业 > 一般性问题 > 产品及检验
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