导电聚苯胺的研究进展样本.doc

导电聚苯胺性质与制备研究摘要：导电高分子浮现打破了聚合物仅为绝缘体老式观念。在众多导电高分子中，聚苯胺是当前发展最快导电高分子之一。本文简介了聚苯胺构造，性质制备并对其应用前景作了展望。聚苯胺近年发展前景导电高聚物浮现不但打破了聚合物仅为绝缘体老式观念，并且对高分子物理和高分子化学理论研究也是一次划时代事件，为功能材料开辟了一种极具应用前景崭新领域。最早发现本征导电高聚物是掺杂聚乙炔（PA），在随后研究中科研工作者又相继开发了聚吡咯（PPy）、聚对苯（PPP）、聚噻吩（PTh）、聚对苯撑乙烯（PPv）、聚苯胺（PAn）等导电高分子。人们对聚乙炔研究较早，也最为进一步，但由于它制备条件比较苛刻，且它抗氧化能力和环境稳定性差，给它实用化带来了极大困难。在众多导电高分子中，聚苯胺以其良好热稳定性、化学稳定性和电化学可逆性，优良电磁微波吸取性能，潜在溶液和熔融加工性能，原料易得，合成办法简便，成为当前研究进展最快导电高分子材料之一。1聚苯胺构造聚苯胺是典型导电聚合物，常温下普通呈不规则粉末状态，具备较低结晶度和分子取向度。与其他导电高聚物同样，它也是共轭高分子，在高分子主链上形成一种电子离域很大p-π共轭。苯式-醌式构造单元共存模型，两种构造单元通过氧化还原反映互相转化。即本征态聚苯胺由还原单元：和氧化单元：构成,其构造为：其中y值用于表征聚苯胺氧化还原限度，不同y值相应于不同构造、组分和颜色及电导率，完全还原型(y=1)和完全氧化型(y=0)都为绝缘体。在0<y<1任一状态都能通过质子酸掺杂，从绝缘体变为导体，仅当y=0.5时，其电导率为最大。y值大小受聚合时氧化剂种类、浓度等条件影响。2聚苯胺性质2.1电化学性质及电致变色性聚苯胺电化学性质与其制备条件、电解液pH值密切有关.导电聚苯胺在碱性和中性水溶液中会发生脱质子化而脱掺杂，从而失去电化学活性，因而，导电聚苯胺电化学性质普通是在酸性水溶液中进行研究。在酸性条件下，聚苯胺循环伏安曲线上可浮现清晰氧化还原峰。氧化还原峰峰值电流和峰值电位随膜厚不同而异，阴极和阳极峰值电流与扫描速度呈线性关系。随溶液pH值升高，聚苯胺膜电活性减少，当pH>3时,其电活性逐渐消失。聚苯胺一种重要特性就是电致变色性，电致变色现象是指在外加偏电压感应下，材料光吸取或光散射特性变化。这种颜色变化在外加电场移去后仍能完整地保存。聚苯胺电致变色效应与氧化还原反映和质子化过程(pH值)关于。在中性或碱性条件下制得聚苯胺薄膜是黑色，在可见光谱中不显示电致变色现象，只有在酸性条件下制得聚苯胺薄膜才干显示可逆多重颜色电致变色现象。2.2光电性质及非线性光学性质聚苯胺是一种P型半导体，其分子主链上具有大量共轭π电子，特别是用质子酸掺杂后形成了空穴载流子，当受强光照射时，即hν>Eg时，聚苯胺价带中电子将受激发至导带，浮现附加电子-空穴对，即本征光电导，同步激发带中杂质能级上电子或空穴而变化其电导率，具备明显光电转换效应。聚苯胺在不同光源照射下响应非常复杂，同光强与聚苯胺氧化态有密切关系，且对光响应非常迅速。在激光作用下，聚苯胺体现出非线性光学特性，微秒(ps)级光转换研究表白：聚苯胺具备较高三阶非线性系数。它可用于信息存贮、调频、光开关和光计算机等技术上。3.1聚苯胺电化学制备电化学法制备聚苯胺是在含苯胺电解质溶液中，选取恰当电化学条件，使苯胺在阳极上发生氧化聚合反映，生成粘附于电极表面聚苯胺薄膜或是沉积在电极表面聚苯胺粉末。电化学办法合成聚苯胺纯度高，反映条件简朴且易于控制。但电化学法只适当于合成小批量聚苯胺。苯胺电化学聚合办法有动电位扫描法、恒电流聚合、恒电位法以及脉冲极化法。影响聚苯胺电化学法合成因素有：电解质溶液酸度、溶液中阴离子种类、苯胺单体浓度、电极材料、聚合反映温度等。电解质溶液酸度对苯胺电化学聚合影响最大，当溶液pH<1.8时聚合可得到具备氧化还原活性并有各种可逆颜色变化聚苯胺膜，当溶液pH>1.8时聚合则得到无电活性惰性膜。溶液中阴离子对苯胺阳极聚合速度也有较大影响，聚合速度顺序为H2SO4>H3PO4>HClO4。3.2聚苯胺化学制备聚苯胺化学合成是在酸性介质中用氧化剂使苯胺单体氧化聚合。化学法可以制备大批量聚苯胺样品，也是最惯用一种制备聚苯胺办法。用HCl作介质，用(NH4)2S2O8作氧化剂，一次性可用22kg苯胺合成聚苯胺[7]。化学法合成聚苯胺重要受反映介质酸种类、浓度，氧化剂种类及浓度，单体浓度和反映温度、反映时间等因素影响。3.2.1酸种类及其浓度对合成聚苯胺性能影响苯胺在HCl，HBr，H2SO4，HClO4，HNO3，CH3COOH，HBF4及对甲苯磺酸等介质中聚合都能得到聚苯胺，而在H2SO4，HCl，HClO4体系中可得到高电导率聚苯胺，在HNO3，CH3COOH体系中所得到聚苯胺为