為了進一步擴大質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）的實際應(yīng)用,提高其雙極板的耐腐蝕性能至關(guān)重要。在不銹鋼基體上電化學(xué)沉積導(dǎo)電聚苯胺（PANI）薄膜,有可能滿足PEMFC對導(dǎo)電性和耐蝕性的要求。前人關(guān)于電化學(xué)合成PANI主要集中在硫酸、高氯酸等水溶液體系,鮮見離子液體中采用電化學(xué)法合成聚苯胺薄膜及其耐蝕性的研究。本工作以1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽（EMIES）離子液體作為聚合反應(yīng)電解質(zhì),采用循環(huán)伏安法在316L不銹鋼（SS）表面電化學(xué)合成PANI薄膜,制備了PANI/316L SS復(fù)合材料雙極板。用紅外光譜、拉曼光譜、紫外可見光譜、X射線光電子能譜和掃描電子顯微鏡對PANI膜進行結(jié)構(gòu)表征,用開路電位、極化曲線和電化學(xué)阻抗譜研究PANI/316L SS腐蝕性能。結(jié)果表明:PANI具有中間氧化態(tài)結(jié)構(gòu),EMIES離子液體的陰離子（CH3CH2SO4-）和乙二酸的陰離子（HOOC-COO-）作為"對陰離子"在PANI共軛分子鏈中發(fā)生了共摻雜。本工作在316L SS表面獲得了平整致密的PANI薄膜。與316L SS裸金屬相比,PANI/316L SS的腐蝕電位E0提高0.2～0.4 V,腐蝕電流... 

【文章來源】：材料導(dǎo)報. 2020年12期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

離子液體EMIES中電化學(xué)聚合PANI膜表面形貌

PANI的紅外光譜如圖4所示,可以看出,1 562 cm-1的吸收峰是聚苯胺鏈上醌二亞胺的C=C和C=N伸縮振動引起,1 478 cm-1處是苯二胺芳香環(huán)上C=C伸縮振動峰,1 301 cm-1處是苯環(huán)上C-N鍵的伸縮振動峰,1 143 cm-1處是醌環(huán)的C-H鍵伸縮振動峰,813 cm-1是1,4二取代苯的C-H鍵面外彎曲振動峰[22]。特別值得注意的是,在1 675 cm-1處的吸收峰對應(yīng)于乙二酸中羧基(-COOH)的吸收振動[23],說明乙二酸陰離子HOOC-COO-在PANI膜中發(fā)生了摻雜;在1 242 cm-1處的吸收峰對應(yīng)于離子液體EMIES中S=O的不對稱伸縮振動 [24],說明離子液體的硫酸乙酯陰離子(CH3CH2SO4-)也在膜中發(fā)生了摻雜。由紅外光譜結(jié)果初步確認,所制備的PANI薄膜是乙二酸陰離子和EMIES陰離子共摻雜的中間氧化態(tài)聚苯胺。2.2.3 PANI膜的拉曼光譜

根據(jù)拉曼位移的大小、強度和拉曼峰形狀分析PANI的化學(xué)鍵和官能團,結(jié)果如圖5所示。圖5中1 600 cm-1的峰為苯環(huán)C-C伸縮振動,1 490 cm-1的峰為醌環(huán)的C=N伸縮振動,1 170 cm-1處是苯環(huán)C-H彎曲振動峰,818 cm-1處是醌環(huán)面外C-H的變形振動峰,588 cm-1和394 cm-1處為苯環(huán)面內(nèi)變形峰[25]。特別需要指出的是,在1 330 cm-1左右的峰為摻雜態(tài)的半醌自由基C-N+·伸縮振動[26],C-N+·帶有正電荷,說明苯胺單體在電化學(xué)聚合的過程中同時發(fā)生了“質(zhì)子酸摻雜”,質(zhì)子(H+)在與醌環(huán)相連的亞胺氮原子(-N=)上發(fā)生了“摻雜”,使-N=帶正電,說明所制備的聚苯胺為摻雜態(tài)PANI,這與紅外光譜分析結(jié)果一致。2.2.4 PANI膜的紫外光譜

【參考文獻】：
期刊論文
[1]離子液體應(yīng)用于電合成導(dǎo)電聚合物[J]. 董彬,徐景坤,鄭利強.  化學(xué)進展. 2009(09)
[2]質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板的腐蝕與表面防護研究進展[J]. 任延杰,張春榮,劉光明,曾潮流.  腐蝕科學(xué)與防護技術(shù). 2009(04)



本文編號：2947147