实验6 聚苯胺的电化学法制备及降解特性研究
一、实验目的
1.通过本实验，熟悉和掌握聚苯胺的电化学制备和在降解研究中的应用。
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，电化学法就是在外加电压或电流的作用下，使苯胺分子在工作电极表面发生氧化聚合，从而生成聚苯胺的一种方法。电化学制备常采用循环伏安技术、恒电流和恒电位技术。循环伏安技术制备时可同时显示氧化还原曲线，便于了解反应过程和聚苯胺的某些性质，是常用的一种方法。
苯胺氧化的第一步是生成自由基阳离子，它与聚合介质的pH值无关，是聚合反应的速率控制步骤。自由基阳离子发生二聚反应产生对氨基二苯胺（头-尾二聚），可表示如下；
聚苯胺链的形成就是活性链端（—NH2）反复进行这种反应，不断增长的结果。由于在酸性条件下聚苯胺链具有导电性，保证了电子能通过聚苯胺链传导至阳极，使增长继续，只有当头-头偶合反应发生形成偶氮结构时才使得聚合停止。
以制备的聚苯胺为工作电极，于硫酸溶液中进行连续循环伏安扫描，并对循环扫描后的溶液进行吸收光谱测定，很容易看出聚苯胺的降解现象。聚苯胺的循环伏安曲线和对应峰的解释如图1所示。
图1 聚苯胺的循环伏安曲线和对应峰
三、仪器和试剂
仪器：CHI600D型电化学工作站；UV-3600型紫外-可见分光光度计；超声波清洗机；铂丝电极；饱和甘汞电极。
试剂：0.1mol·L-1苯胺（含0.5mol·L-1硫酸）；0.5mol·L-1硫酸；铬酸溶液。
四、实验步骤
（1）取0.1mol·L-1苯胺溶液20mL于50mL烧杯中，通氮除氧10min。取一支铂丝电极，在铬酸溶液中浸泡几分钟并用超声波清洗后做工作电极，另取一支铂丝电极做对电极，饱和甘汞电极为参比电极，根据如下参数（参数可自行设置）进行循环伏安扫描制备和记录循环伏安曲线。
初始电位（V）：-0.20终止电位（V）：1.20
起始扫描极性：正极 扫描速度（V·s-1）：0.05
扫描段数（W）：20；采样间隔（V）：0.001；静置时间（s）：2
灵敏度（A·V-1）：1×10-0.004
（2）扫描完毕，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10mL 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，记录循环伏安曲线。
（3）以0.5mol·L-1硫酸作参比液。对步骤2中的溶液作紫外-可见吸收光谱测定。
（4）另取25mL 0.1mol·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，用循环伏安法（自己摸索设置合适的参数）制备聚苯胺，观察聚苯胺沉积过程中电极表面颜色随扫描电位有何变化。
五、数据处理与思考题
1.根据苯胺聚合时的循环伏安曲线及在ITO电极上观察到的现象，查阅资料说明苯胺在电极上可能的聚合反应机理。
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。
3.根据实验结果，说说聚苯胺可能具备哪些性质，有什么潜在应用？