不锈钢基体上导电聚苯胺的电化学合成、性能与应用分析

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1、延边大学硕士学位论文1．1导电高分子简介第一章绪论80年代以来，作为高分子材料发展的一个新领域，导电高分子的研究与开发已成为功能高分子研究的一个重要方面。按导电本质的不同，导电高分子材料分为复合型和结构型两种。前者是利用向高分子材料中加入各种导电填料来实现其导电能力，而后者是从改变高分子结构来实现其导电能力。结构型导电高分子材料是带有共轭双键的结晶性高聚物。其导电机理主要是通过高聚物分子中的电子离域(结构中带有共轭双键，Ⅱ键电子作为载流子)引入导电基团或者掺杂一些其他物质通过电荷变换形成导电性。结构型导电高分子材料具有有机高分子的

2、低密度、易加工成型、又有一定的导电性等优点。1977年发现聚乙炔的的导电现象以来，在世界范围内掀起了研究和开发导电高聚物的热潮。尽管聚乙烯是最早发现的导电高分子，具有接近铜的导电率，但它的环境稳定性问题一直未得到解决，应用基础研究方面的工作比较薄弱，而环境稳定性较好的聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺目前已成为导电高分子的三大主要品种。聚吡咯具有较高的导电率，在空气中具有良好的稳定性，但机械性能不理想。1968年，Dallolio发现在吡咯稀硫酸溶液中进行阳极氧化，在铂电极上得到一黑色膜状聚合物，首次用电化学方法制得了聚吡咯。Diaz等第一次

3、在有机溶剂乙腈中得到性能稳定的聚吡咯薄膜。目前聚吡咯复合导电膜已向工业化方向发展。德国的BASF公司可批量地生产聚吡咯导电高分子“1。聚噻吩薄膜的导电率均为最佳值。由于其衍生物比噻吩本身导电率更高，因此被广泛研究，主要用于电化学领域。聚苯胺具有良好的环境稳定性，易制成柔软坚韧的膜且廉价易得，又可进行溶液和熔融加工，再加上其独特的化学和电化学性能，已成为最有应用价值的导电高分子材料。不锈钢基体上导电聚苯胺的电化学合成、性能及应用研究1．1．1导电高分子材料的应用导电聚合物的应用开发主要依据它们下述的物理化学性质：高的导电率、可逆氧化

4、还原性、不同氧化态下的光吸收特性、电荷储存性、导电与非导电状态的可转换性等，分别在有机可充电电池电极材料、光电显示材料、信息记忆材料、屏蔽和抗静电材料、以及分子电子器件等方面已经或正在得到应用。其中在二次电池电极生产中的应用已经达到实际应用化阶段。以往的电池电极材料都是由无机材料制成的，与无机电极材料相比，在电容量一定时，由聚合物构成的电池重量要轻的多，电压特性也好。这一优势对于航空航天，以及电动汽车为应用对象的可充电电池的研制来说，意义是十分明显的。利用导电聚合物的高电导率，将会在抗静电和抗电磁干扰材料的研制方面有广泛的应用。随

5、着静电引起的火灾和爆炸事故的日益严重，以及对精密电子器件的破坏，研制价廉、实用的抗静电材料已经成为重要的研究课题。由于机械强度方面的问题，导电聚合物多与其他材料复合，才能制得有实用意义的抗静电织物和材料，由其高导电性能把环境中积累的静电及时放掉，避免产生放电现象。对于各种电子产品造成的日益严重的电子干扰问题，采用导电塑料制作电子产品的外壳会有助于问题的解决。’‘导电聚合物还在分析、催化和化学敏感器的制作方面得到了应用，特别是在有机分子电子器件的研制方面已经取得了一定进展。利用导电聚合物在不同氧化态(掺杂与非掺杂状态)下的截然不同的

6、导电性能，由电压控制加在两电极之间的导电聚合物的氧化态(即导电性能)，制成了分子开关三极管模型装置。用不同导电性能的导电聚合物在微型电极表面进行多层复合，是制作有机分子二极管、三极管以及简单的巡逻电路的另外一种思路”1，这将会成为分子电子材料研究的一个重要方向。为了克服导电聚合物电化学性质方面的局限性，制备有机分子型微电子器件时，常需要在其导电骨架上接有特定的氧化还原基团来改善其物理化学性能。这时氧化还原导电机理起主要的电子开关作用，而电子导电聚合物骨架只在制备阶段起电子传输作用。其电子转移的方向和程度由各层聚合物的氧化还原电极电

7、位决定，由专门的电极电压控制各层聚合物的氧化态，类似于三极管的基极电压。2延边大学硕士学位论文1．1．2导电高分子电化学聚合的一般性条件与机理导电高分子的合成方法主要有两种：一是化学聚合，通过采用氧化剂对单体进行氧化或通过金属有机化合物偶联的方式得到共轭高分子：另一类是电化学聚合，在电场作用下电解含有单体的溶液而在电极表面获得共轭高分子。后者的优点是能直接获得导电高分子的薄膜，一般情况下该薄膜处于导电态，这对于通常情况下不溶不熔的导电高分子来说，带来了加工上的方便。1。1，2。1导电高分子电化学聚合的一般性条件导电高分子的电化学合

8、成主要是阳极氧化法。对于单体一般有以下几点基本要求：(1)具有芳香性和较低的氧化电位，以避免高电位下由于溶剂和支持电解质的分解而带来的复杂变化；(2)由单体氧化而得的阳离子自由基具有适中的稳定性，若稳定性太低则容易与溶剂和亲核试剂反应，稳定性太高则