导电高分子材料聚苯胺的研究进展.pdf

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1、2002年2月重庆大学学报（自然科学版）VOI.25NO.2第25卷第2期JOurnaIOfChOnggingUniversit（yNaturaIScienceEditiOn）Feb.2002文章编号：1000-582X（2002）02-0124-04导电高分子材料聚苯胺的研究进展!马利，汤琪（重庆大学化学化工学院，重庆400044）摘要：结合导电高分子材料聚苯胺目前研究的现状，综述了聚苯胺的结构、特性，聚苯胺的电化学合成法及化学合成法的影响因数及最佳条件，聚苯胺的掺杂机制、无机酸掺杂和有机酸掺杂、二次掺杂，提高聚苯胺的溶解性和可加工性的方法以及聚苯胺的广泛用途。指出了聚苯胺的发展

2、方向和发展前景。关键词：聚苯胺；掺杂；改性中图分类号：063文献标识码：A聚合物一直被认为是绝缘体，但是自从1976年，构和后来出现的大量实验数据相矛盾。1987年，美国宾夕法尼亚大学的化学家Macdiarmid领导的研究Macdiarmid进一步提出了后来被广泛接受的苯式-醌小组首次发现掺杂后的聚乙炔具有类似金属的导电性式结构单元共存的模型，两种结构单元通过氧化还原以后，人们对共轭聚合物的结构和认识不断深入和提反应相互转化。即本征态聚苯胺由还原单元：高，逐渐产生了导电高分子这门新兴学科。在随后的研究中逐步发现了聚吡咯、聚对苯撑、聚苯硫醚、聚噻和氧化单元：吩、聚对苯撑乙烯撑、聚苯胺

3、等导电高分子，由于导电高分子材料作为新兴不可替代的基础有机材料之一，构成，其结构为：几乎可以用于现代所有新兴产业及高科技领域之中，因此对导电高分子研究不仅具有重大的理论价值，而其中!值用于表征聚苯胺的氧化还原程度，不同且具有巨大的应用价值。的!值对应于不同的结构、组分和颜色及电导率，完在众多的导电高分子材料中，人们对聚乙炔的研究全还原型（!=1）和完全氧化型（!=0）都为绝缘体。较早，也最为深入，但由于它的制备条件比较苛刻，且它在0

4、胺原料便宜，合成简便，耐高温及抗氧化1.2聚苯胺的特性性能良好，有较高的电导和潜在的溶液、熔融加工可能1.2.1电化学性质及电致变色性性，易成膜且膜柔软、坚韧等优点和具有优良的电致变色聚苯胺在不同氧化态之间能够进行可逆的氧化还性，在日用商品及高科技等方面有着广泛的应用前景。原反应，在酸性条件下，聚苯胺的循环伏安曲线上可出因此虽然聚苯胺于1984年才被Macdiarmid等重新开发，现3对清晰的氧化还原峰。氧化还原峰的峰值电流和却一跃成为当今导电高分子研究的热点和推动力之一，峰值电位随膜厚不同而异，阴极和阳极峰值电流与扫倍受人们的广泛关注。在这十多年期间，国内外相关研描速度的均方根呈

5、线性关系。随溶液pH值的升高，究者们已对聚苯胺的结构、特性、合成、掺杂、改性等方面聚苯胺膜的电活性降低，当pH>3时，其电活性逐步进行了较为深入的研究。消失。1聚苯胺的结构与特性电致变色现象是指在外加偏电压感应下，材料的光吸收或光散射特性的变化。这种颜色的变化在外加电场1.1聚苯胺的结构移去后仍能完整地保留。聚苯胺的一个重要特性就是电13Macdiarmid重新开发聚苯胺后，在固体C-NMR致变色性，聚苯胺的电致变色效应与氧化还原反应和质及IR研究的基础上提出聚苯胺是一种头-尾连接的子化过程（pH值）有关。在中性或碱性条件下制得的聚苯线性聚合物，由苯环-醌环交替结构所组成，但这种结

6、胺薄膜是黑色的，在可见光谱中不显示电致变色现象，只!收稿日期：2001-09-25作者简介：马利（1958-），男，河北石家庄人，重庆大学副教授。主要从事粘胶剂和功能高分子材料的研究。第25卷第2期马利等：导电高分子材料聚苯胺的研究进展l25有在酸性条件下制得的聚苯胺薄膜才能显示可逆多重当溶液pH>l.8时聚合则得到无电活性的惰性膜。颜色的电致变色现象。当电位在-0.2~+l.0V.vs.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H［2］。用电化学法SCE之间扫描时聚苯胺的颜色随电位变化而变化，由2SO4>H3PO4>HCIO4亮黄色（-0.2V）变成绿色（+0.5

7、V），再变至暗蓝色制得的导电聚苯胺/聚已内酰胺复合膜，显示出优良的（+0.8V），最后变成黑色（+l.0V），呈现完全可逆的机械性能和良好的导电性［3］。用电化学法还可制得纳电化学活性和电致变色效应。当电位扫描范围缩小到米结构的聚苯胺。用电化学方法以高氯酸为掺杂剂合-0.l5~0.4V时，其电致变色的重复次数可增至l06成的聚苯胺导电膜，电导率可达833S.m-l［4］。次。2.2聚苯胺的化学合成l.2.2导电性聚苯胺的化学合成是在酸性介质中用氧化剂使苯聚苯胺像其他共