專利名稱：合成聚苯胺粉末用隔膜型電解槽的制作方法
本設(shè)計(jì)屬于合成塑料電池中使用的電極活性材料導(dǎo)電聚苯胺粉末用隔膜型電解槽。
迄今，導(dǎo)電塑料聚苯胺的合成分為化學(xué)法和電化學(xué)法兩種。電化學(xué)法合成又分為動(dòng)電位掃描，恒電流電解和恒電位電解。
Diaz等用單室電解槽，在－0.2～＋0.8伏之間連續(xù)動(dòng)電位掃描，在鉑基底上制備聚苯胺膜(J·Electroanal·Chem·1980·111·111).左藤正春等在－0.2～＋1.0伏連續(xù)動(dòng)電位掃描，同樣在鉑上合成聚苯胺膜(公開特許公報(bào)，昭61－97332，1986)。上述兩例不能大量合成聚苯胺粉末。
Kobayshi等用恒電流(0.1mAcm－2)電解，在鉑片上氧化沉積聚苯胺(J·Electroanal·Chem·1984，177，281；177，293)。這種方法要通過調(diào)解電流大小控制陽極電位，恒定電流越大，陽極電位越正。若超過＋1.0伏，可能形成不同結(jié)構(gòu)的苯胺聚合物，其電化學(xué)性能較差。
田春英雄等采用多孔陶瓷隔板，將玻璃電解槽的陽極室和陰極室隔開，恒電位＋0.7伏以下，在鉑或碳電極上合成聚苯胺膜(公開特許公報(bào)，昭60－235831，1985)。使用多孔陶瓷隔板，雖然能避免陽極和陰極之間短路，但通常電阻較大，電解合成時(shí)耗電量大。陶瓷隔板在電解槽上不易裝配和密封，工業(yè)上應(yīng)用比較困難。陽極電位恒定在＋0.7伏以下，生成聚苯胺的速度較慢，合成聚苯胺的量不會(huì)多。因此，這種電解槽只能在實(shí)驗(yàn)室使用，不足以擴(kuò)大到實(shí)用。
本設(shè)計(jì)的目的是采用組合式隔膜型電解槽，通過恒電位電解或恒電流電解，制備出純度高，導(dǎo)電性好，氧化還原電量大的聚苯胺粉末，用作為塑料電池的電極活性材料。使用聚三氟氯乙烯離子交換膜或Nafion離子交換膜，電阻小，耗電量少，容易擴(kuò)大和裝配。
本設(shè)計(jì)的內(nèi)容如下合成聚苯胺粉末用隔膜型電解槽的結(jié)構(gòu)如


圖1所示。主要由1端板、2陽極、3框架、4隔膜和5陰極組成。端板和框架用有機(jī)玻璃或聚氯乙烯制成。陽極和陰極為石墨板或鉑片，隔膜為聚三氟氯乙烯離子交換膜或Nafion離子交換膜。陽極室和陰極室加入同一種無機(jī)酸溶液，陽極室加入計(jì)算量的苯胺，放入飽和甘汞電極作為參考電極。恒電位電解時(shí)，用恒電位儀控制陽極電位在＋0.8～＋0.9伏(VS·SCE)。恒電流電解時(shí)，用直流穩(wěn)流器控制通過陽、陰極之間的電流。該電流值以使陽極電位保持低于＋0.8伏(VS·SCE)為宜。這兩種方法都能合成聚苯胺粉末。
這種隔膜型電解槽不僅在工業(yè)上容易制造，而且使用方便，容易擴(kuò)大或裝配成組合式的。合成聚苯胺粉末可加工成任何形狀和大小的電極。這種粉末導(dǎo)電性好，氧化還原電量大。從循環(huán)伏安曲線的積分得出，在I moldm－3HCLO4、H3PO4、H2SiF6、H2SO4、HBF4、HCL中恒電位合成的聚苯胺粉末(10mg)在每種相應(yīng)酸中的氧化還原電量分別為2.66、2.70、3.24、3.46、5.52、5.89。
本設(shè)計(jì)附圖的圖面說明如下
圖1為本設(shè)計(jì)的合成聚苯胺粉末用隔膜型電解槽結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為分解示意圖，圖中1端板、2陽極、3框架、4隔膜、5陰極。端板和框架用有機(jī)玻璃或聚氯乙烯制成。陽極和陰極為石墨板或鉑片。隔膜為聚三氟氯乙烯離子交換膜或Nafion離子交換膜.電解槽用4－6個(gè)螺桿固定起來。
使用本設(shè)計(jì)的電解槽合成聚苯胺粉末時(shí)如下操作首先在陽極室和陰極室加入同一種無機(jī)酸水溶液，再往陽極室電解液中加入計(jì)算量的苯胺。將陽極和陰極分別放入陽極室和陰極室。放入陽極室的飽和甘汞電極作為參考電極。恒電位電解合成時(shí)，將陽極、陰極和參考電極的引線分別與恒電位儀的工作、輔助和參考接線柱連接。陽極電位恒定在＋0.8～＋0.9伏(VS·SCE)。恒電流電解合成時(shí)，將陽極和陰極的引線分別與直流穩(wěn)流器的正、負(fù)接線柱連接。數(shù)字電壓表的正負(fù)引線分別與陽極、參考電極連接。根據(jù)電極面積大小，選擇和控制適當(dāng)?shù)碾娏髅芏龋龟枠O電位保持在＋0.8伏以下。電解一定時(shí)間以后，用刮刀將陽極表面上形成的泥狀聚苯胺刮下來，連同脫落在電解液中的聚苯胺一起，用玻璃砂漏斗抽濾，然后真空90℃干燥。
本設(shè)計(jì)的實(shí)施例如下
使用聚三氟氯乙烯離子交換膜電解槽。石墨板(40mm×50mm×厚2mm)作為陽極和陰極.飽和甘汞電極作為參考電極.陽極室和陰極室分別加入80ml lmoldm－3HCl。陽極室電解液中加入4ml苯胺。
恒電位電解時(shí)，陽極電位通過恒電位儀恒定在＋0.8伏(VS·SCE)。恒電流電解時(shí)，通過陽極的電流用直流穩(wěn)流器恒定在300mA，陽極電位在＋0.8～＋0.7伏(VS·SCE)。
在電解液中苯胺的濃度變化不大的情況下，通電電量與合成聚苯胺的量成正比關(guān)系。例如，在1moldm－3HCl中電解合成時(shí)，通電電量為10、20、30、40C，合成聚苯胺的量分別為10.0、20.5、30.0、30.5mg。用有機(jī)玻璃刮刀將石墨陽極表面上形成的聚苯胺刮下來，連同脫落在電解液中的聚苯胺一起，在玻璃砂漏斗中抽濾，然后在真空烘箱中90℃干燥。
權(quán)利要求1.一種合成聚苯胺粉末用隔膜型電解槽，是由1端板、2陽極、3框架、4隔膜和5陰極組成，本設(shè)計(jì)的特征在于電解槽的端板和框架用有機(jī)玻璃或聚氯乙烯制作，陽極和陰極為石墨板，隔膜為聚三氟氯乙烯離子交換膜，在合成聚苯胺粉末時(shí)，在陽極室和陰極室加入同一種無機(jī)酸水溶液，陽極室中加入計(jì)算量的苯胺，放入飽和甘汞電極作為參考電極，恒電位電解時(shí)，陽極電位用恒電位儀控制在+0.8～+0.9伏(VS·SCE)，恒電流電解時(shí)，用直流穩(wěn)流器控制通過陽、陰極之間的電流。
專利摘要本設(shè)計(jì)屬于合成塑料電池中使用的電極活性材料導(dǎo)電聚苯胺粉末用隔膜型電解槽。它由有機(jī)玻璃或聚氯乙烯的端板和框架、石墨板或鉑片陽極和陰極、聚三氟氯乙烯離子交換膜或Nafion離子交換膜組成。飽和甘汞電極作為參考電極。陽極室和陰極室中為同一種無機(jī)酸溶液，陽極室電解液中加入計(jì)算量的苯胺。恒電位電解和恒電流電解分別用恒電位儀和直流穩(wěn)流器控制。合成的聚苯胺粉末純度高，導(dǎo)電性好，氧化還原電量大，適用于塑料電池的電極材料。
文檔編號(hào)C08G73/02GK2032198SQ8820738
公開日1989年2月8日 申請日期1988年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月18日
發(fā)明者李長志, 王寶忱 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所