Page 55 - 《精细化工》2022年第5期

2+
第 5 期 阚 侃，等: 基于 PANI/EG 层间复合材料的 Cd 电化学传感器 ·909·

此，PANI/EG 复合材料均具有较高的 S BET 。PANI/ 成使其可能具有较好的电化学传感性能。这是因为：
EG8、PANI/EG12 和 PANI/EG16 的 S BET 分别为 一方面，EG 骨架具有良好的导电性，有利于电子快
2
192.56、263.31 和 222.37 m /g。结合形貌分析结果， 速传输，作为敏感材料可以提高响应速率；另一方
当 EG 含量较低时，PANI/EG8 样品的 PANI 包覆层 面，PANI 的塔尖状结构和介孔孔道有利于电解液的
较厚，且出现了堆积状 PANI 簇，填补了复合材料 渗透，使 HMIs 与活性位点快速接触。
的介孔孔隙，导致材料的 S BET 较低。当 EG 含量较
高时，PANI/EG16 样品的 PANI 包覆层较薄，形成
的介孔较少，孔道较短，因而 S BET 降低。PANI/EG12
样品具有适中厚度的 PANI 包覆层，因此具有相对
较高的 S BET 。PANI/EG12 样品的孔隙有利于电解液
2+
的渗透，使 PANI/EG12 可以实现对 Cd 的快速吸附，
有利于检测效率的提高 [35] 。

a、b—SEM 图；c、d—不同放大倍率的 TEM 图

图 7 PANI/EG12 的形貌
Fig. 7 Morphology of PANI/EG12

图 8a 为 PANI/EG12 的 XPS 全谱谱图。由图 8a

图 5 EG、PANI 和 PANI/EG 的 Raman 谱图 可知，PANI/EG12 中含有 C、N 和 O 元素，原子摩
Fig. 5 Raman spectra of EG, PANI and PANI/EG 尔分数分别为 79.78%、9.24%和 10.98%。图 8b~d

为 PANI/EG12 的 C 1s、N 1s 和 O 1s 高分辨 XPS 谱
图。C 1s 峰可以拟合为 288.3 eV （C==O）、286.5 eV
（C—O）、285.4 eV（C—N）和 284.6 eV （C—
C/C==C）特征峰(图 8b) [31] 。N 1s 峰可拟合为 3 个特
+
征峰，分别为 401.2 eV (N )、399.3 eV （—NH—）
和 398.2 eV （—N==）（图 8c）。O 1s 峰可拟合为
532.7 eV （ O==C — OH/C — OH ）、 531.4 eV
（C—O/C—O—C）和 530.4 eV （C==O/O—C==O）
特征峰（图 8d） 。XPS 分析结果与 FTIR 和 Raman
[33]

图 6 EG、PANI 和 PANI/EG 层间复合材料的 N 2 吸附- 表征结果相符合，证实了 PANI 包覆在 EG 的类石墨
脱附曲线
Fig. 6 N 2 adsorption-desorption isotherms of EG, PANI, 烯片层表面，形成了 PANI/EG 复合材料。PANI/EG12
and PANI/EG interlaminar composites 复合材料的含氮官能团和含氧官能团含有大量的孤
对电子，可以与 HMIs 的空轨道形成配位键，从而
采用 SEM 和 TEM 进一步对 PANI/EG12 复合材
料的形貌和孔结构进行了分析，结果见图 7。如图 有效提高材料对 HMIs 的吸附能力 [36] 。
2+
7a 所示，PANI 有序地生长在石墨片层表面。从图 2.2 PANI/EG 复合材料的 Cd 检测性能
7b 可知，PANI 包覆层的厚度为 80~100 nm，包覆层 PANI/EG 层间复合材料具有层状分级结构，这
内 部 存 在大量 狭长 的纳米 孔道 结构。 图 7c 为 有利于电解液的渗透和 HMIs 的吸附。EG 骨架提升
PANI/EG12 的 TEM 图，塔尖状的 PANI 有序地排布 了 PANI 的导电性能，使 PANI/EG 层间复合材料具
在石墨片层表面。样品的局部 HRTEM 图中（图 7d）， 有优异的电化学活性。因此，PANI/EG 层间复合材
包覆层内部狭长的纳米孔的孔径为 2~5 nm，复合材 料有望成为性能优异的 HMIs 电化学传感器敏感材
料的边缘处石墨纳米层清晰可见。这一结果与 BET 料。本文采用 SWASV 法研究 PANI/EG 复合材料对
2+
测试结果一致。PANI/EG 复合材料独特的结构和组 痕量 Cd 的电化学检测效果。