优秀研究生学位论文题录展示

掺杂态聚苯胺的制备、表征及其应用

专 业: 分析化学
关键词: 聚苯胺 掺杂态聚苯胺 制备工艺 活性表征 分析化学
分类号: O65
形 态: 共 58 页 约 37,990 个字 约 1.817 M内容
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内容摘要


聚苯胺(PAN)由于具有高导电性、好的氧化还原可逆性和环境稳定性,引起了人们巨大的研究热情,这些性质使其在充电电池、生物传感器和防腐材料等方面有很好的应用前景。

但是,PAN在pH>4的介质中几乎没有电化学活性,这就限制了它在实际中尤其是在生物电化学方面的应用。

无论是把酸性基团引入到聚苯胺链中形成的内掺杂PAN,还是把掺杂剂简单包埋在聚苯胺膜中形成的外掺杂PAN,其活性都可以得到大大提高。

用同时含有氨基和酸性基团的化合物对PAN掺杂时,氨基和玻碳电极表面的碳原子形成C-N共价键使掺杂剂连接在电极的表面,这样既解决了外掺杂时掺杂剂容易脱落使PAN失去活性的稳定性问题,同时酸性基团对聚苯胺的掺杂也达到了提高PAN活性的目的,并且这种制备外掺杂PAN的方法少有报道。

同时为了拓宽掺杂态PAN的制备方法,我们还用电化学共聚研究了自掺杂PAN的制备。

本文开展以下几个方面的工作:

1.研究了苯胺(AN)与邻氨基酚(OAP)在玻碳电极(GCE)表面的电化学共聚。

红外、紫外和电化学方法的表征,表明聚苯胺-邻氨基酚(PAN-OAP)共聚物的形成,并且共聚物是AN和OAP头尾相连的耦合结构。

研究表明:

当AN与OAP的浓度比10:1时得到的PAN-OAP在中性溶液中仍有电化学活性,而且PAN-OAP膜修饰的GCE(PAN-OAP\GCE)在pH 6.8的磷酸缓冲溶液中对抗坏血酸(AA)的电化学氧化有很好的催化性能。

AA的氧化峰电位从在裸GCE上的0.53 V降低到在PAN-OAP\GCE上的0.21 V,并且峰电流显著增加。

用循环伏安法(CV)可得AA的催化峰电流与其浓度在5.0×10.-4~1.65×10-2mol\L范围内呈线性关系,相关系数为0.9998。

研究了介质酸度对AA催化氧化的影响,提出了AA的电极反应机理,并采用计时电流法对AA氧化的扩散系数和催化速率常数进行了研究。

PAN-OAP\GCE有较好的稳定性和重现性。

2.研究了邻苯二胺(OPD)在L-酪氨酸(Tyr)功能化的GCE上的聚合行为及其对AA的电催化氧化。

首先通过电化学氧化将L-酪氨酸共价键合在GCE表面,再在L-酪氨酸功能化的GCE表面电化学聚合OPD,从而制备了聚邻苯二胺\L-酪氨酸复合膜修饰GCE(POPD-Tyr\GCE)。

利用XPS、SEM和电化学方法对电极表面L-酪氨酸的键合及聚邻苯二胺(POPD)膜的形貌、电化学活性进行了表征。

由于L-酪氨酸分子中羧酸功能基的掺杂作用,使POPD膜在中性溶液中呈现出较好的氧化还原活性,并且发现POPD-Tyr\GCE在0.1mol\L pH 6.8的磷酸缓冲溶液中对AA呈现很好的电催化响应。

AA的氧化峰电位从在GCE上的0.58 V负移到在POPD-Tyr\GCE上的0.35 V,峰电流也明显升高。

AA的浓度与其峰电流在2.5×10-4~1.5×10-3 mol\L范围内呈良好的线性关系,相关系数为0.9998,检出限为13 μmol\L。

电极有很好的稳定性和重现性,并被用来测定Vc药片中AA的含量,结果满意。

3.通过电化学氧化法制备了聚苯胺一对氨基苯磺酸复合膜(PAN-ABS)修饰的GCE(PAN-ABS\GCE),并将其应用到对尿酸(UA)和AA的催化氧化。

用EIS和CV研究了修饰电极的制备和PAN-ABS复合膜的电活性,结果表明该膜在中性甚至碱性溶液中都能保持电化学活性。

该修饰电极能把UA和AA重叠的氧化峰分离成两个峰形较好的氧化峰,因而该修饰电极可被用来在混合溶液中对二者进行选择测定。

由示差脉冲伏安法得到,UA和AA的催化峰电流与其浓度分别在0.5~5和20~140μmol\L范围内成良好的线性关系,相关系数分别是0.9997和0.9999,测定极限分别为0.1和5μmol\L。

修饰电极有好的选择性和稳定性..……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 绪论
1.1导电聚合物
1.1.1导电聚合物的研究历史
1.1.2导电聚合物的导电机理
1.1.3导电聚合物的种类
1.2聚苯胺
1.2.1聚苯胺结构
1.2.2聚苯胺的合成
1.2.3聚苯胺的电化学活性
1.2.4聚苯胺薄膜修饰电极的应用
1.3聚苯胺的掺杂
第二章 聚苯胺-co-邻氨基酚修饰玻碳电极的制备及其对抗坏血酸的电化学氧化
2.1引言
2.2实验部分
2.2.1仪器与试剂
2.2.2修饰电极的制备
2.2.3实验方法
2.3结果与讨论
2.3.1苯胺、邻氨基酚及二者混合物的聚合
2.3.2 PAN-OAP膜的循环伏安行为
2.3.3 PAN-OAP/GCE的电化学活性
2.3.4 PAN-OAP共聚膜的红外FT-IR和紫外-可见光谱UV-vis
2.3.5 PAN-OAP/GCE对AA的催化氧化
2.3.6介质酸度对AA氧化的影响
2.3.7干扰实验
2.3.8计时电流法
2.4电极的重现性和稳定性
2.5 小结
第三章 邻苯二胺在L-酪氨酸功能化的玻碳电极上的聚合及其性能研究
3.1引言
3.2实验部分
3.2.1试剂和溶液
3.2.2仪器
3.2.3修饰电极的制备
3.2.4实验方法
3.3结果与讨论
3.3.1修饰电极的制备
3.3.2聚合物的形貌
3.3.3 POPD-Tyr/GCE的电化学性质
3.3.4 POPD-Tyr/GCE对AA的电催化效应
3.3.5干扰实验
3.3.6样品测定
3.4电极的稳定性和重现性
3.5小结
第四章 对氨基苯磺酸掺杂聚苯胺的制备及其对AA和UA的选择测定
4.1引言
4.2试验部分
4.2.1试剂和溶液
4.2.2仪器
4.2.3修饰电极的制备
4.2.4实验方法
4.3结果与讨论
4.3.1修饰电极的制备
4.3.2电化学阻抗谱EIS
4.3.3 PAN-ABS/GCE的电化学性质
4.3.4 PAN-ABS/GCE对UA和AA的电化学催化
4.4干扰、稳定性和重现性实验
4.5小结
参考文献

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中图分类: > O65 > 数理科学和化学 > 化学 > 分析化学

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