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纳米材料的发展在应用电化学领域起着关键作用,基于新型纳米材料、复合材料制备修饰电极,以提高其电催化性能和扩大电化学应用范围,已经成为电化学研究中的热点。本论文基于聚苯胺(PANI)和石墨烯(GR)制备了化学修饰电极,采用循环伏安法、线性扫描伏安法、计时安培法等电化学手段研究了硫酸根(SO42-)、高氯酸根(ClO4-)、氯离子(Cl-)以及六价铬(Cr6+)在所修饰电极上的电控离子交换、电催化行为。本论文分为三章,作者的主要贡献如下：(1)采用电化学方法,将不同阴离子掺杂的PANI修饰到石墨电极上。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、循环伏安等技术对修饰电极表面形态进行了表征,发现了PANI的成功合成。研究了聚苯胺修饰电极对高氯酸根选择性能的影响。循环伏安曲线结果表明,SO42-掺杂的PANI膜(PANI-H2SO4)与Cl-和ClO4-掺杂的PANI膜相比,对ClO4-表现出更高的选择性。此外,通过PANI-H2SO4膜在不同无机酸溶液中的循环伏安曲线发现,ClO4-在低电位范围内实现了离子交换过程(-0.025V～0.097),与硫酸根与氯离子的离子交换电位明显不同。通过PANI-H2SO4膜在不同无机酸溶液中(硫酸、盐酸、高氯酸)记时安培曲线研究,证实了高氯酸根离子在PANI-H2SO4膜中嵌入和脱出的扩散系数最大(13.319/18.184×10-6cm2s-1)。上述聚苯胺膜对高氯酸根离子优异的选择性能,大致可以从三个方面解释：高氯酸根离子在膜表面的富集,伴随氧化过程高氯酸根离子的快速进入,高氯酸根离子在膜内缓慢的流动性。该研究表明,在离子交换去除高氯酸根工艺中,聚苯胺膜有很好的应用前景。(2)采用经典Hummers方法制备了氧化石墨烯,并还原得到石墨烯,继而与电化学方法结合在玻碳电极上制备了复合物薄膜。该制作方法简单、新颖、可控,为电化学应用中GR与PANI复合材料的制备提供了很好的依据。使用SEM、TEM、FT-IR、X射线电子能谱(XPS)等技术对(?)PANI-H2SO4复合物的表面形态及化学组成进行了表征和分析,证明该合成方法的有效性。(3)在重铬酸钾的酸性溶液中,对GR-PANI修饰电极对Cr6+的催化还原特性进行了直接的电化学研究,以PANI、GR修饰电极作对比。循环伏安曲线结果表明,溶液中的六价铬在GR-PANI界面上发生了直接电子传递,其循环伏安图中在0.6V附近出现了一个新的还原峰(肩峰)；且与GR、PANI修饰电极相比,GR-PANI在重铬酸钾酸性溶液中的还原电流明显增大,尤其是象征Cr6+到Cr5+的还原峰电流。分析认为由于GR-PANI修饰电极上活性位点的增多和快速的电子转移速率,使得GR-PANI修饰电极拥有快速氧化还原特性和对Cr6+的高电催化活性。进一步将不同修饰电极应用于六价铬的还原动力学研究显示,一定的六价铬浓度下,氢离子浓度越高,反应速度越快。GR-PANI修饰电极具有很好的稳定性和催化活性,在修饰电极领域,GR-PANI复合材料具有很好的应用前景。