聚苯胺,特别是聚苯胺一维纳米材料,在超级电容器,防腐涂料等领域有广阔的应用前景。为满足其日益增长的需求,大规模制备聚苯胺一维纳米材料是其工业化应用的必经之路。但聚苯胺一维纳米材料的合成与制备过程往往有产率低、污染重的特点。本文对电化学法制备一维聚苯胺纳米材料的形貌、纯度、性能、应用及电解液处理、回用等各方面进行了研究。本文从典型聚苯胺一维纳米材料制备方法的废液产生量、生产成本等角度出发,讨论了多种方法的优缺点。分析认为:电化学法为最适合大规模生产聚苯胺一维纳米材料的方法。但电化学法废电解液回收、处理、回用(单次电解产率低)以及放大效应是亟待解决的问题。本文首先研究了对电解液进行深度(多次)电解聚合制备聚苯胺的过程。发现苯胺在聚合过程中同时发生聚苯胺的降解(主要是水解)过程,产生对苯二酚(HQ)和对苯醌(BQ)等副产物。副产物会参与苯胺的聚合反应,随着聚合反应的进行,聚苯胺产品的形貌变得不均一、纯度降低、性能等也会发生变化。采用高效液相色谱分离、二极管阵列紫外可见分光光度法,研究了电化学聚合聚苯胺生产过程中电解液的成分变化,测试、鉴定了聚合过程中的副产物种类及浓度,分析了聚苯胺生产过程的副反应及其对聚苯胺产品的影响。HQ和BQ是影响聚苯胺形貌、纯度以及性能的主要副产物。同时发现,通过将电极的形状改变为圆柱形,电极尺寸的放大效应可以得到缓解。为了降低聚苯胺纳米纤维的生产成本及减少废液排放量。研究了萃取对副产物的去除过程,使用硝基苯、2-辛酮、正辛醇等能有效地从电解质中去除HQ和BQ,由此得到聚苯胺的形貌恢复到均一的纳米纤维。另外,通过长时间静置法也能够去除部分副产物。论文还研究了深度电解过程和萃取纯化电解液过程对电解制备一维聚苯胺纳米材料对超级电容器性能的影响。使用新鲜电解液制备的均一聚苯胺纳米纤维的比电容为576.6 F/g。深度(多次)电解后,聚苯胺形貌发生变化,比电容降为422.1F/g。使用萃取法处理、回收的电解液制备的聚苯胺形貌和比电容与新鲜电解液无明显差别,比电容为571.1 F/g,降低了聚苯胺纳米纤维的生产成本和废液排放量。论文进一步研究了深度(多次)电解过程得到的产品对涂层防腐性能的影响。发现电解液中的HQ和BQ,能提高聚苯胺/环氧树脂防腐涂层的防护能力。产生这一结果的原因是:产品中HQ/BQ结构会促进氧化物钝化层的形成;纳米片状“聚苯胺”有利于阻碍离子传递到金属基体表面。当聚苯胺用于防腐涂层添加剂,使用过的电解液只需要补充原料浓度即可以回用,这种苯胺完全聚合过程工艺可以使单体的利用率接近100%,很大程度上降低了生产成本。