聚苯胺納米纖維的界面法制備、表征及電化學(xué)應(yīng)用.pdf

1、一維納米聚合物具有比表面積高、導(dǎo)電性能好的特點(diǎn)，因而在電子學(xué)、非線性光學(xué)、磁學(xué)及相關(guān)納米光電子器件上獲得廣泛應(yīng)用。在眾多導(dǎo)電聚合物中，一維聚苯胺納米纖維因具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，如較高的電導(dǎo)率、可控的摻雜/去摻雜結(jié)構(gòu)、較好的穩(wěn)定性以及原料價(jià)廉易得、制備方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而成為被研究最多且最有應(yīng)用前途的導(dǎo)電納米聚合物之一，它可被用作二次電池的電極材料、超級(jí)電容器、電磁屏蔽裝置、抗腐蝕涂層、發(fā)光二極管、分子導(dǎo)線、氣體分離以及某些傳感器的敏感材

2、料等。本文用界面聚合法制備了聚苯胺納米纖維，用掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、紫外-可見(jiàn)（UV-Vis）光譜、紅外光譜（FTIR）、X-射線衍射（XRD）對(duì)其進(jìn)行了表征。考察了多種合成條件對(duì)納米聚苯胺形貌的影響，研究了葡萄糖氧化酶在聚苯胺納米纖維表面的固定、直接電子轉(zhuǎn)移以及對(duì)葡萄糖氧化的電催化性能。
　　 1. 研究了有機(jī)溶劑、摻雜酸的種類，摻雜酸的濃度、反應(yīng)時(shí)間、苯胺單體和氧化劑的濃度對(duì)聚苯胺納米纖維的影響。主要內(nèi)容如

3、下：結(jié)果表明有機(jī)溶劑的種類和極性對(duì)制備的聚苯胺納米結(jié)構(gòu)的形貌幾乎沒(méi)有影響，多種有機(jī)溶劑制備的纖維直徑約為50nm；摻雜酸的種類對(duì)納米聚苯胺的形貌也幾乎沒(méi)有影響，均能得到聚苯胺納米纖維，但酸的種類對(duì)纖維的直徑有影響；當(dāng)酸的濃度高于0.5mol/L時(shí)，得到聚苯胺納米纖維，當(dāng)酸的濃度低于0.1mol/L時(shí)，得到聚苯胺納米顆粒，當(dāng)酸的濃度介于0.5-0.1mol/L時(shí)，得到聚苯胺納米纖維和聚苯胺納米顆粒的混合物；聚苯胺纖維的直徑隨著反應(yīng)時(shí)間的延

4、長(zhǎng)而變大，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到6h后，纖維的直徑不再隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而變大，并保持為約50nm；當(dāng)苯胺的濃度低于0.1mol/L 時(shí)，生成的產(chǎn)物均是聚苯胺納米纖維狀的，當(dāng)苯胺的濃度高于0.1mol/L時(shí)，生成的產(chǎn)物中既有聚苯胺納米顆粒（或塊），又有聚苯胺納米纖維，當(dāng)苯胺濃度高于1mol/L時(shí)，得到的產(chǎn)物全是聚苯胺納米顆粒，這時(shí)不能得到聚苯胺納米纖維；當(dāng)APS 濃度低于0.5mol/L時(shí)，隨著水相中APS 濃度的增加，聚苯胺納米纖維的直徑幾乎不

5、變，平均直徑約為40-60nm，當(dāng)APS濃度高于0.5mol/L時(shí)，聚苯胺為顆粒狀，顆粒的直徑約為40-50nm。
　　 2. 研究了葡萄糖氧化酶在聚苯胺納米纖維表面的固定、直接電子轉(zhuǎn)移以及對(duì)葡萄糖氧化的電催化性能。將聚苯胺納米纖維修飾到玻碳（GC）電極表面制備了PANI/GC電極，并通過(guò)共價(jià)鍵合的方法將葡萄糖氧化酶（Gox）固定到聚苯胺納米纖維表面形成Gox-PANI/GC電極；用循環(huán)伏安和計(jì)時(shí)電流法研究了該電極的電化學(xué)性能，

6、結(jié)果表明，Gox在聚苯胺納米纖維表面能進(jìn)行有效和穩(wěn)定的直接電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，伏安曲線上表現(xiàn)出一對(duì)良好的、幾乎對(duì)稱的氧化還原峰，式量電位為-418mV（pH 7.0，10mV/s)，其直接電子轉(zhuǎn)移的表觀速率常數(shù)為（6.3±1.6）s-1。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Gox-PANI/GC電極對(duì)葡萄糖的氧化具有良好的催化作用，催化電流與葡萄糖濃度在0.01-1.0mmol/L 范圍內(nèi)有線性關(guān)系，表現(xiàn)出典型的Michaelis-Menten動(dòng)力學(xué)特征，