电化学共沉积法制备有机陶瓷膜提供了一种简单、经济的复合材料制备方法,在对高性能材料要求日增的今天很有意义。聚苯胺是著名的三大导电高分子材料之一,将其引入有机陶瓷膜有助于新材料的制备。研究苯胺在高pH值水溶液中的电化学聚合是电化学共沉积聚苯胺基有机陶瓷膜的基础。本课题利用适当酸度水溶液中氧化物前体电解电沉积与苯胺电化学聚合组合,或氧化物颗粒电泳电沉积与苯胺电化学聚合组合制备氧化物-聚苯胺有机陶瓷膜,将会提供一种结合无机氧化物和有机高分子材料性能的有机陶瓷膜方便可行的制备方法。
本项目通过苯胺低酸度水溶液中电化学聚合的成功实现,解决了苯胺电化学聚合与多数氧化物电化学沉积条件矛盾的问题,不但对氧化物-聚苯胺(PANI)电化学制备具有普遍意义,同时对聚苯胺这一著名导电聚合物与多种功能材料复合也有意义。在此基础上实现了SiO2、MoOx、NiOx、CoO、MnO2及FeOx与PANI的电化学共沉积,相关工作均未见文献报道。制备的MoOx/PANI、NiOx/PANI、CoO/PANI有机陶瓷膜分别对卤素含氧酸电化学还原、糖类及亚硫酸盐电化学氧化有催化活性,且催化电流与底物浓度在一定范围内成线性关系。上述有机陶瓷膜在电化学检测领域有应用前景。而SiO2/PANI、MoOx/PANI、MnO2/PANI有机陶瓷膜则表现出良好的电容性能,在超级电容器领域有应用前景。MnO2/PANI在2.4 mA/cm2充放电时比电容高达532 F/g;SiO2/PANI可在高达15 mA/cm2的电流密度下充放电;MoOx/PANI电位窗比文献报道的PANI基电极材料至少负移400 mV,达-0.6 - 0.6 V vs. SCE。