13电化学法在聚苯胺的聚合与降解研究中的应用（第1页）

。13电化学法在聚苯胺的聚合与降解研究中的应用

一、实验目的

（1）　通过本实验，熟悉和掌握循环伏安法、单电位阶跃计时电流法、单电流阶跃计时电位法的基本原理及在聚苯胺的电化学聚合及降解研究中的应用。

（2）　通过对实验现象的观察及对记录信号的解析与讨论，了解聚苯胺的聚合机理、降解现象、性质以及可能的应用前景。

二、　实验原理

聚苯胺的制备有化学法和电化学法，其中电化学法是一种简单而有效的方法。制备时常采用三电极系统，即工作电极（W）、对电极（C）与参比电极（R）。工作电极一般用贵金属或碳类材料制作，铂金和甘汞电极可分别作为对电极和参比电极。

制备时可选择不同波型的电压或电流作为激励信号，本实验采用循环伏安法、单电位阶跃计时电流法和单电流阶跃计时电位法，各种方法加信号的方式简图及记录显示的信号曲线如图３１９。

图３１９电化学法

a1，b1，c1分别为循环伏安法、单电位阶跃计时电流法、单电流阶跃计时电位法加电信号的方式简图；a2，b2，c2分别为各方法相对应的信号曲线。

通过聚苯胺的循环伏安图以及聚苯胺循环扫描后的溶液的吸收光谱，很容易看出聚苯胺的降解现象。

三、　仪器与试剂

1．　仪器

LK2005A电化学工作站（天津兰力科化学电子有限公司），超声波清洗机，铂片电极，铂丝电极，石墨电极，饱和甘汞电极，氮气，砂纸。

2．　试剂

1。0mol·L-1苯胺（含0。5mol·L-1硫酸），0。5mol·L-1硫酸。

四、　操作步骤

1．　无限循环伏安法

（1）　取0。1mol·L-1苯胺溶液约20mL于50mL烧杯中，通氮除氧10min左右，以铂丝电极为工作电极（铂电极在使用前要在铬酸溶液中处理，然后再超声波清洗），铂电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，根据如下参数（参数可自行设置）记录无限循环伏安图：

初始电位：-0。2采样间隔：0。02等待时间：2

开关电位1：-0。2电位增量：0。001放大倍率：1

开关电位2：1。00循环次数：11灵敏度：100LA

（2）　聚合完毕后，取出电极（工作电极、对电极和参比电极），用蒸馏水轻轻冲洗一下，放入0。5mol·L-1硫酸的空白溶液中，用上述同样的方法与参数扫描30次，观察循环伏安曲线的变化趋势。

（3）　将（2）中的溶液作紫外可见吸收光谱测定，以0。5mol·L-1硫酸作参比液。

（4）　另取25mL0。1mol·L-1苯胺（含0。5mol·L-1硫酸）溶液，以ITO电极为工作电极，参比电极和对电极不变，加扫描电位聚合，观察聚苯胺颜色随扫描电位变化情况。

2．　单电位阶跃计时电流法

本方法要求学生通过实验摸索合适的实验参数制备出聚苯胺，并观察显示的电流时间曲线是否与图319中的b2类似。

3．　单电流阶跃计时电位法

本方法要求学生通过实验摸索合适的实验参数制备出聚苯胺，并观察显示的电位时间曲线是否与图319中的c2类似。

五、　数据处理与分析

（1）　观察无限循环伏安法聚合时显示的循环伏安图，从先后出现的I～E曲线的形状、氧化还原峰数及峰高的增加幅度了解苯胺的聚合过程，说明其可能的反应机理。

（2）　根据苯胺聚合时的循环伏安曲线、聚苯胺在空白溶液中的循环伏安曲线及紫外可见吸收光谱图，说说聚苯胺的降解现象。

六、思考题

（1）　聚苯胺的颜色如何变化，有什么特点？

（2）　根据实验结果，说说聚苯胺可能具备哪些性质，有什么潜在的应用？

（3）　若电流效率为100%，计算你用单电位阶跃计时电流法和单电流阶跃计时电位法合成时各生成多少聚苯胺。

第四章动力学实验

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