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氧化鋁模板電化學(xué)合成導(dǎo)電聚吡咯的形貌研究
（作者未知） 2010/6/22
摘 要：應(yīng)用鋁／氧化鋁模板在不同的條件下電化學(xué)聚合制備聚吡咯(PPy)膜，利用掃描電鏡(SEM)研究其表面形貌．結(jié)果表明，使用該模板可制得具有特殊形貌的PPy，PPy形成一種微觸手結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在脫離模板后，仍可沿其原來的趨勢繼續(xù)生長．通過研究發(fā)現(xiàn)，聚合時間為1 600 s、聚合電位1．0 V、單體濃度0．2 mol／L時制備的PPy膜微觸手結(jié)構(gòu)數(shù)量多，具有較大的比表面積．
關(guān)鍵詞：聚吡咯；氧化鋁模板；形貌
導(dǎo)電聚合物化學(xué)修飾電極由于其電化學(xué)響應(yīng)信號大、易觀察、性質(zhì)穩(wěn)定、具有一定的抗干擾能力等優(yōu)點[1]，在生物傳感器、電化學(xué)催化[2]等方面得到了廣泛的應(yīng)用．由于PPy膜具有良好的物理和化學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)電、表面性質(zhì)可控、生物相容、比較穩(wěn)定、易于制備、柔韌性和強度較好，故在化學(xué)修飾電極的研究中，PPy是在導(dǎo)電聚合物中研究最多和應(yīng)用最廣的一類．
神經(jīng)元傳感器是一種生物傳感器，可以探測中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)出的電信號，從而可以對病灶進行針對性的刺激治療[3]．目前存在的主要問題是，它和中樞神經(jīng)組織兩者間性能存在巨大差異(神經(jīng)元傳感器模量為172 GPa，中樞神經(jīng)組織為100 kPa)，靠單基金項目：國家自然科
一密度的物質(zhì)很難達到完美的結(jié)果，我們設(shè)想使用吡咯電化學(xué)聚合形成的涂層在兩者間建立一個性能梯度中間層[4]引．為了在兩者之間架設(shè)一個完美的橋梁，仍須對PPy表面進行改性，以得到一個高表面積、高粗糙度具有機械模量梯度柔軟疏松的表面．
一般PPy的表面呈菜花狀結(jié)構(gòu)[6 ]，只有用特殊方法才能得到區(qū)別于常規(guī)形貌的特殊結(jié)構(gòu)．如氧化鋁模板法是目前合成PPy納米線(管)最常用的方法之一[9]．多孔氧化鋁膜由高純金屬鋁經(jīng)電化學(xué)法處理而得到．膜內(nèi)含有規(guī)則排列的六方納米級柱狀孔道，膜厚10b100 am，膜孔徑最小可達5 am，孔密度高達10n／cm2 Do3．我們采用表面被氧化成多孔氧化鋁膜的高純鋁片作為工作電極合成PPy，得到了一種不同于PPy常規(guī)菜花狀結(jié)構(gòu)，我們稱之為微觸手結(jié)構(gòu)．具有這種微觸手結(jié)構(gòu)的PPy膜具有較大的比表面積，即電極表面活性位點數(shù)增多，從而可以增加電化學(xué)信號；同時這種微觸手結(jié)構(gòu)比較柔軟，即具有該結(jié)構(gòu)的PPy膜模量較低，這改善了材料的生物相容性．
1 實驗部分
1．1 儀器與試劑
電化學(xué)聚合：采用CHI 650B電化學(xué)工作站(I-海辰華儀器公司)，在計算機控制下，采用恒電位的方法進行電化學(xué)聚合．
表面形貌表征：采用QUANTA 200 SEM (FEI company)觀察其表面形貌．
試劑：吡咯(Py，﹥97 ，F(xiàn)luka出品)，使用前減壓蒸餾．其他試劑均為分析純，實驗用水為去離子水．
1．2 鋁／氧化鋁模板電極的制備
將高純鋁條(99．99％，200 m)在空氣中500℃下退火5 h，以去除冷軋時鋁片中產(chǎn)生的應(yīng)力、晶粒缺陷，提高結(jié)晶性能．再將退火后的鋁片在丙酮中超聲清洗15 min以除去表面可能存在的油脂．然后在氫氧化鈉水溶液超聲清洗，以去除表面的氧化層．取出高純鋁，用去離子水清洗，采用拋光液進行電化學(xué)拋光，達到鏡面效果．拋光后的鋁片經(jīng)蒸餾水洗后，在支持電解質(zhì)中進行陽極氧化一定時間后，工作電極表面即形成含納米孔洞的氧化鋁膜(見圖1)，可以看作是金屬鋁上覆蓋一層氧化鋁模板．
1．3 實驗方法
在三電極電解池中，鋁／氧化鋁模板作為工作電極，鉑片為對電極，參比電極為飽和甘汞電極(SCE)．聚合前工作電極在水中超聲洗滌，電解池通氮氣20 min以除去溶液中的氧，恒電位下進行不同聚合電位、聚合時間及單體濃度的電化學(xué)聚合研究．
2 結(jié)果與討論
2．1 聚合時間的影響
圖2顯示在0．2 mol／L Py和0．2 mol／L(+)一樟腦磺酸(CSA)的電解液中以1．0 V恒電位聚合條件下制備的PPy形貌隨時間的變化趨勢．由圖可以看出，800 s時微觸手結(jié)構(gòu)不太明顯，1000 s時出現(xiàn)明顯的微觸手結(jié)構(gòu)，但比較稀少，到1 400 s時已經(jīng)有相當數(shù)量的微觸手結(jié)構(gòu)出現(xiàn)；1 600 S時出現(xiàn)大量的微觸手結(jié)構(gòu)，且它們的表面都很光滑，結(jié)構(gòu)十分致密，此時PPy膜具有較大的比表面積，1 800 s時雖有很多的微結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，但比1 600 s時已有所下降，2 100 s時微結(jié)構(gòu)明顯減小，底部的菜花狀PPy膜已經(jīng)顯露出．由此可見，聚合一定的時間PPy才會出現(xiàn)特殊的微結(jié)構(gòu)，但過長的聚合時間也會導(dǎo)致微結(jié)構(gòu)減少，這是因為相鄰的微觸手結(jié)構(gòu)互相交疊結(jié)合成普通的菜花狀結(jié)構(gòu)．通過研究發(fā)現(xiàn)，1 600 s為最佳聚合時間．
2．2 聚合電位的影響
圖3顯示了所制備的（未完，下一頁）
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