本文關(guān)鍵詞：二茂鐵衍生物摻雜聚苯胺的電化學(xué)制備及性能研究

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【摘要】：本文采用電化學(xué)法合成了兩種二茂鐵衍生物摻雜聚苯胺——二茂鐵基乙醇摻雜聚苯胺和雙取代二茂鐵基羧酸摻雜聚苯胺,用于修飾ITO電極,研究了二茂鐵衍生物摻雜聚苯胺的制備,表征其結(jié)構(gòu)并探討其電化學(xué)性能,主要研究了修飾ITO電極對抗壞血酸(AA)的電化學(xué)檢測和對硝基苯酚(PNP)的電催化還原,主要研究結(jié)果如下:1.以二茂鐵為原料,利用付克�；磻�(yīng)制備單雙取代乙酰基二茂鐵,再還原成二茂鐵基乙醇和氧化成雙取代二茂鐵基羧酸;采用電化學(xué)法制備兩種二茂鐵衍生物摻雜聚苯胺修飾ITO電極,研究得出最佳制備條件:硫酸濃度為0.6mol/L,苯胺濃度為0.05 mol/L,二茂鐵衍生物濃度為1.4×10-4mol/L,掃描圈數(shù)選擇12圈,掃描速度選擇50mV/s;熱重分析表明PANI-Fc(COOH)2中Fe原子的百分含量為6.11%,PANI-Fc CH2OHCH3中Fe原子含量為7.02%;通過掃描電鏡圖可知,分子鏈段呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),電子可以在分子鏈間快速傳遞,從而有利于電子對Fe2+/Fe3+發(fā)生氧化還原反應(yīng);從透射電鏡圖可知,二茂鐵乙醇摻雜聚苯胺的Fe納米粒子粒徑分布較寬,粒徑為5~30nm,而雙取代二茂鐵羧酸摻雜聚苯胺的Fe納米粒子粒徑較為均一,約10nm左右。2.循環(huán)伏安測試表明,二茂鐵衍生物摻雜聚苯胺的氧化還原峰電流比純聚苯胺大2個數(shù)量級,即摻雜聚苯胺的導(dǎo)電性能比純聚苯胺明顯改善,二茂鐵中心的Fe2+擔(dān)任電子傳輸媒介;相應(yīng)于三對可逆的氧化還原峰,可通過改變外加電壓實現(xiàn)淡綠色-翡翠綠-翡翠基藍(lán)-藍(lán)紫色間的相互轉(zhuǎn)化;在pH為8.0的堿性介質(zhì)中仍有電活性,顯著拓寬了聚苯胺的電致變色pH范圍;采用計時電流法,計算出二茂鐵乙醇摻雜聚苯胺修飾電極表面擴(kuò)散系數(shù)D=4.91×10-6cm2/s,雙取代二茂鐵羧酸摻雜聚苯胺修飾電極表面擴(kuò)散系數(shù)D=3.88×10-5 cm2/s;雙取代二茂鐵羧酸摻雜聚苯胺的導(dǎo)電性、氧化還原性、擴(kuò)散系數(shù)等電化學(xué)性質(zhì)均比二茂鐵乙醇摻雜聚苯胺好。3.研究二茂鐵衍生物摻雜聚苯胺修飾ITO電極電化學(xué)檢測抗壞血酸(AA)的可行性,AA在1×10-4mol/L~1×10-7 mol/L濃度范圍內(nèi),氧化峰電流與AA濃度呈良好的線性關(guān)系,繪制AA校準(zhǔn)曲線,最低檢出限分別為1.82×10-7mol/L和2.36×10-7 mol/L;修飾電極對AA的催化過程受擴(kuò)散控制,具有良好的抗干擾性、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性(RSD=1.32%、0.71%);雙取代二茂鐵羧酸摻雜聚苯胺修飾電極比二茂鐵乙醇摻雜聚苯胺修飾電極可以更有效地降低AA的過電位,具有更精確的最低檢出限和更好的重現(xiàn)性。4.通過紫外吸收光譜研究兩種二茂鐵衍生物摻雜聚苯胺修飾ITO電極對對硝基苯酚的電催化還原性能,計算催化速率常數(shù)K,在0.9V時5min內(nèi)可將對硝基苯酚完全催化還原為對氨基苯酚;并且雙取代二茂鐵羧酸摻雜聚苯胺的催化效率明顯高于二茂鐵乙醇摻雜聚苯胺。
【關(guān)鍵詞】：二茂鐵衍生物 聚苯胺 摻雜 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O633.21
【目錄】：

• 摘要3-5
• abstract5-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 二茂鐵及其衍生物的性質(zhì)11-13
• 1.2.1 易取代性12
• 1.2.2 氧化還原可逆性12
• 1.2.3 生物相容性12-13
• 1.2.4 抗磁性13
• 1.3 二茂鐵基聚合物的制備工藝13-15
• 1.3.1 開環(huán)聚合工藝14
• 1.3.2 縮聚工藝14
• 1.3.3 烯類二茂鐵衍生物聚合工藝14-15
• 1.3.4 電化學(xué)聚合工藝15
• 1.4 二茂鐵基聚合物的應(yīng)用15-18
• 1.4.1 應(yīng)用于抗壞血酸定量檢測方面15-16
• 1.4.2 應(yīng)用于對硝基苯酚還原的催化方面16-18
• 1.5 論文研究內(nèi)容及其意義18-21
• 第2章 二茂鐵衍生物的制備及表征21-29
• 2.1 引言21
• 2.2 實驗部分21-25
• 2.2.1 實驗原料21-22
• 2.2.2 主要實驗儀器22-23
• 2.2.3 乙�；F的制備23
• 2.2.4 雙取代乙酰基二茂鐵的制備23-24
• 2.2.5 二茂鐵基乙醇的制備24
• 2.2.6 雙取代二茂鐵基羧酸的制備24-25
• 2.3 二茂鐵衍生物的結(jié)構(gòu)表征與電化學(xué)測試25
• 2.3.1 紅外光譜測試（FTIR）25
• 2.3.2 紫外可見分光光度計測試（UV/vis）25
• 2.3.3 電化學(xué)測試25
• 2.4 結(jié)果與討論25-28
• 2.4.1 紅外光譜分析（FTIR）25-26
• 2.4.2 紫外可見分光光度計分析（UV/vis）26-27
• 2.4.3 循環(huán)伏安曲線（CV）27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 二茂鐵衍生物摻雜聚苯胺修飾ITO電極的制備及電化學(xué)性能研究29-43
• 3.1 引言29-30
• 3.2 實驗部分30-31
• 3.2.1 實驗原料30
• 3.2.2 主要實驗儀器30
• 3.2.3 二茂鐵衍生物摻雜聚苯胺修飾ITO電極的制備30-31
• 3.3 二茂鐵衍生物摻雜聚苯胺的結(jié)構(gòu)表征及電化學(xué)性質(zhì)測試31-32
• 3.3.1 紅外光譜測試（FTIR）31
• 3.3.2 熱重測試（TG）31
• 3.3.3 掃描電鏡測試（SEM）31
• 3.3.4 透射電鏡測試（TEM）31
• 3.3.5 X射線衍射測試（XRD）31
• 3.3.6 影響產(chǎn)物電化學(xué)活性的因素31
• 3.3.7 電導(dǎo)率測試31
• 3.3.8 循環(huán)伏安測試(CV)31
• 3.3.9 修飾電極表面擴(kuò)散系數(shù)D的測定31-32
• 3.4 結(jié)果與討論32-40
• 3.4.1 紅外光譜分析（FTIR）32
• 3.4.2 熱重分析（TG）32-33
• 3.4.3 掃描電鏡分析（SEM）33-34
• 3.4.4 透射電鏡分析（TEM）34
• 3.4.5 X射線衍射分析（XRD）34-35
• 3.4.6 影響產(chǎn)物電化學(xué)活性的因素35-37
• 3.4.7 電導(dǎo)率分析37
• 3.4.8 循環(huán)伏安分析（CV）37-39
• 3.4.9 修飾電極表面擴(kuò)散系數(shù)D的測定39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-43
• 第4章 二茂鐵衍生物摻雜聚苯胺修飾ITO電極對抗壞血酸的電化學(xué)測定43-55
• 4.1 引言43-44
• 4.2 實驗部分44-46
• 4.2.1 實驗原料44
• 4.2.2 主要實驗儀器44
• 4.2.3 修飾電極檢測AA的可行性研究44
• 4.2.4 校準(zhǔn)曲線繪制方法44-45
• 4.2.5 抗壞血酸在修飾電極表面反應(yīng)類型判斷45
• 4.2.6 修飾電極抗干擾性測試45
• 4.2.7 修飾電極重現(xiàn)性測試45
• 4.2.8 修飾電極穩(wěn)定性測試45-46
• 4.3 結(jié)果與討論46-53
• 4.3.1 修飾電極對AA催化可行性研究46-47
• 4.3.2 修飾電極定量測定AA的校準(zhǔn)曲線47
• 4.3.3 AA在修飾電極表面反應(yīng)類型判斷47-50
• 4.3.4 修飾電極定量測定AA的抗干擾性50-51
• 4.3.5 修飾電極定量測定AA的重現(xiàn)性51
• 4.3.6 修飾電極定量測定AA的穩(wěn)定性51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 第5章 二茂鐵衍生物摻雜聚苯胺修飾ITO電極電催化還原對硝基苯酚55-63
• 5.1 引言55
• 5.2 實驗部分55-56
• 5.2.1 實驗原料55-56
• 5.2.2 主要實驗儀器56
• 5.2.3 二茂鐵衍生物摻雜聚苯胺修飾ITO電極電催化還原對硝基苯酚56
• 5.3 結(jié)果與討論56-61
• 5.3.1 修飾電極電催化還原對硝基苯酚的原理56-57
• 5.3.2 不同電壓下修飾電極電催化還原對硝基苯酚57-60
• 5.3.3 不同電壓下修飾電極的催化效率對比60-61
• 5.3.4 與文獻(xiàn)報道的催化劑對比61
• 5.4 本章小結(jié)61-63
• 第6章 結(jié)論63-67
• 參考文獻(xiàn)67-74
• 致謝74-76
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果76

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本文編號：1004423