聚苯胺因其具有高的導電性、優(yōu)秀的電致變色性能、良好的氧化還原可逆性和穩(wěn)定性而被廣泛關注，而其優(yōu)良的性質與聚苯胺氧化還原機理密切相關。鉑納米粒子由于其優(yōu)異的催化性能，廣泛應用于有機小分子的電催化氧化。本論文圍繞聚苯胺/鉑微電極制備及應用，利用電化學、現(xiàn)場紅外光譜電化學開展了聚苯胺電化學氧化還原機理、復合修飾電極制備、甲醛電化學氧化等研究，主要結果如下：

1、聚苯胺電化學氧化還原機理在O.1M苯胺和1.0M高氯酸溶液中，電位范圍為-0.4～0.8V，掃描速度為10mV/s，掃描15個循環(huán)的條件下，在玻碳電極上合成聚苯胺膜厚度為0.991μm。采用現(xiàn)場紅外光譜電化學方法研究在1.0M高氯酸水和重水溶液中、電位范圍為-0.4-0.8V、掃描速度為5mV/s條件下聚苯胺的氧化還原機理，結果表明首先聚苯胺中的仲氨氧化，生成氨基陽離子自由基；其次聚苯胺分子鏈末端的伯胺氧化，生成氨基陽離子自由基；然后聚苯胺分子鏈末端的羥基氧化，生成苯酚自由基；最后聚苯胺分子鏈中的仲胺進一步氧化，生成雙極化的氨基陽離子。當電位高于0.71V時，雙極化的聚苯胺失去質子轉變完全為高度共軛的醌式結構。第一對氧化還原峰的反應為：同時，我們計算了聚苯胺結構中兩種結構單元中性和帶正電荷的紅外光譜，結果發(fā)現(xiàn)當中性變?yōu)閹д姾珊?，N-H的紅外吸收峰發(fā)生藍移，并得到很大的增強，這與現(xiàn)場紅外光譜結果一致。不同溫度下現(xiàn)場紅外光譜電化學實驗結果表明，當溫度有25℃降低到5℃時，聚苯胺上N-H帶正電荷自由基紅外峰位置從3875cm-1藍移至4367crn-1。

2、聚苯胺/鉑微電極制備在聚苯胺膠束中沉積鉑的聚苯胺/鉑復合材料充分利用鉑優(yōu)良的催化特性和聚苯胺優(yōu)良的導電性。掃描電鏡和透射電鏡結果表明，聚苯胺膠束直徑為100-200nm；在聚苯胺膠束末端生成的鉑粒子其直徑為300-600nm；高分辨率透射電子顯微鏡相片表明鉑的晶格間距在0.23nm，X射線衍射圖在20的39.9°出現(xiàn)一新的衍射峰，這與卡片號為鉑立方晶體(JCPDS No.4-802)的鉑立方晶體(111)面的衍射峰晶面間距數(shù)據(jù)一致。紅外光譜、拉曼光譜和熒光光譜測試結果均表明沉積了鉑的聚苯胺中，醌型單元結構增加，而苯型單元結構減少。而在5m mol/L K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6](1:1)溶液中聚苯胺/鉑微電極的CV曲線的峰電位差(△Ep)為0.082V，其對應為可逆的一電子氧化還原過程。

3、甲醛、甲醇的電催化氧化研究電催化氧化有機小分子在燃料電池技術領域被廣泛關注，但作為模板分子的甲醛在堿性條件下的電催化氧化研究較少。首先采用現(xiàn)場光譜電化學技術，結合循環(huán)伏安和紅外光譜等手段，研究甲醛在堿性條件下的電化學氧化過程。在水溶液中，當電位在-0.7V至0.2V之間時，有甲酸根的生成(對應甲酸根的OCO不對稱和對稱伸縮振動吸收峰分別在1588，1357cm-1，C-H的變形振動吸收峰在1380cm-1)和偕二醇陰離子的消失(對應偕二醇陰離子的H-O伸縮振動吸收峰在2765cm-1，C-O伸縮振動吸收峰在1034cm-1)；在重水溶液中，有甲酸根(對應甲酸根的OCO不對稱和對稱伸縮振動吸收峰分別在1595，1357cm-1，C-H的變形振動吸收峰在1380cm-1)、水(對應水的H-O伸縮振動吸收峰在3427cm-1)的生成和偕二醇陰離子的消失(對應偕二醇陰離子的D-O伸縮振動吸收峰在2026cm-1，C-O伸縮振動吸收峰在1034cm-1)。

結果表明，在堿性水溶液中，甲酸首先生成偕二醇陰離子，然后吸附在電極表面上，最后氧化為甲酸根離子和水；其反應機理為：(1)然后研究了甲醛和甲醇在聚苯胺/鉑微電極上的電催化氧化性能。通過聚苯胺/鉑微電極電催化氧化甲醛和甲醇實驗數(shù)據(jù)的分析，表明聚苯胺/鉑微電極對甲醛和甲醇具有良好的電催化氧化性能；通過計時電流曲線，可以看出聚苯胺/鉑微電極對甲醛和甲醇的電催化氧化具有較好的穩(wěn)定性；聚苯胺/鉑微電極相對于玻碳電極和鉑電極對抗壞血酸和多巴胺有更大的峰電流，表現(xiàn)出更好的電催化氧化性質，對抗壞血酸和多巴胺的檢出限分別達到0.18mM和3.94μM，線性范圍分別為0.25-3.0mM和10-200μM。結果表明該復合材料在化學、生物傳感器和燃料電池等領域具有潛在應用價值。