导电聚吡咯的研究

介绍了1995年获国家自然科学二等奖项目“导电聚吡咯的研究”（主要完成人：钱人元、李永舫、毕先同、裴启兵、鄢宝珍）的主要研究成果以及获奖后的研究新进展,涉及的研究内容包括导电聚吡咯的电化学聚合过程和机理、导电聚吡咯的结构、稳定性、电化学性质以及导电聚吡咯复合材料的制备等。     

弯曲型聚吡咯驱动器的驱动特性及其建模研究

基于自主搭建的测试平台,研究层状弯曲型聚吡咯驱动器的电化学-机械特性。根据驱动器的结构特点和工作原理,将其等效为悬臂梁进行建模,将驱动器内部的离子迁移产生的力等效为施加在悬臂梁上的载荷,构建驱动器的弯曲模型。选取3种不同长度尺寸的驱动器,对其施加低电压,测量其在不同电压下的顶端位移。将测量数据带入上述弯曲模型,得出电压与驱动器的顶端位移、曲率半径、弯矩、应变之间的函数关系,基于实验结果验证模型的准确性。此模型可拟合出驱动器的基本参数,准确预测实际运用中的变形行为,从而提高研究的效率。本研究可为聚吡咯驱动器应用于实际系统提供制备、系统建模方面的实验和理论依据,进而推动微型驱动器在微纳米操纵、溶液微粒分析、生物传感等领域的应用。     

气相氧化聚合制备聚合物／聚吡咯表面复合导电材料

将填充有ＦｅＣｌ３的苯乙烯－丙烯腈共聚物，用ＦｅＣｌ３的乙醇溶液浸泡处理后，置于吡咯气氛中，制得聚合物／聚吡咯表面复合导电材料。研究了苯乙烯－丙烯腈中ＦｅＣｌ３含量，ＦｅＣｌ３／乙醇溶液浓度，浸泡时间，聚合反应时间对材料电导率的影响。用扫描电镜观察了导电层的表面结构并测定了导电性的稳定性。导电材料最高电导率达４．８×１０３Ｓ·ｍ－１，在干燥气氛下可稳定１８个月以上。     

取代聚吡咯自掺杂导电机理的理论研究

自掺杂导电高分子材料均溶于水,其水溶液容易在各种基质上浇注成膜,且加工方便,因而引起了人们的极大兴趣,然而有关其理论研究尚未见报道。 聚3-甲基-4-羧酸吡咯(PMPC)是水溶性自掺杂导电高分子材料中的一种,它可由3-甲基     

聚吡咯导电复合膜的研制

吡咯（Ｐｙ）在含有聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）的乙酸乙酯溶液中以三氯化铁（ＦｅＣｌ３）作为氧化剂进行原位化学氧化聚合，制备了可溶性的聚吡咯（ＰＰｙ）／ＰＭＭＡ导电复合材料，利用浇铸成膜的方法制得了导电复合薄膜材料，该薄膜（含Ｐｙ４０ｗｔ％）的电导率可达３２７ｓ．ｍ＾－１（标准四电极法）并且在室温下的空气中有良好的稳定性，对影响聚合反应的诸因素（温度，时间，反应体系等）进行了探讨，确定了最佳的聚合反     

吡咯在一些聚合物基质中聚合生成导电高分子复合物的研究

用电化学氧化聚合方法将吡咯在聚氨酯(PU)、聚已内酰胺(Nylon 6)、聚芳砜酰胺(PSu)及聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)等绝缘聚合物中聚合生成聚吡咯(PP_y)的高分子复合物PU/PP_y、Nylon 6/PP_y、PS_u/PP_y、PPTA/PP_y等。它们具有良好的电导率及力学性能、报导了他们的制备方法及电导率、力学性能、电化学活性、扫描电镜、X-射线衍射的表征。     

从导电聚吡咯到共轭聚合物光伏材料——我在中科院化学所30年共轭高分子研究历程

本文简要回顾了本人在中科院化学所30年的研究历程,重点介绍了在共轭高分子(包括导电聚吡咯电化学、聚合物发光电化学池(LEC)和共轭聚合物给体光伏材料)方面的研究成果。在导电聚吡咯电化学方面,对导电聚吡咯的电化学制备和电化学性质进行了深入研究,阐明了各种电化学聚合条件对制备的导电聚吡咯电导和力学强度等的影响,发现电解液溶剂给电子性(Donor number)对吡咯电化学聚合制备的导电聚吡咯电导的影响:溶剂Donor number越小制备的导电聚吡咯电导越高;使用非离子表面活性剂添加剂在水溶液中制备出表面非常光滑和高力学强度的导电聚吡咯薄膜;对于吡咯电化学聚合提出了电解液阴离子参与的阳离子自由基聚合机理,并推到出吡咯电化学聚合反应的动力学方程;发现在NaNO3水溶液中电化学聚合制备的导电聚吡咯除存在主链氧化、对阴离子掺杂结构外,还存在质子酸掺杂结构;阐明了导电聚吡咯在水溶液中电化学还原和再氧化的机理及其电化学过程的可逆性和稳定性,以及导电聚吡咯在有机电解液中特殊的第一次还原和再氧化的机理。在LEC方面,通过交流阻抗法确认了LEC的电化学掺杂机理和p-i-n结构,合成了多种适用于LEC的主链带离子导电单元的兼具离子导电性的发光嵌段共聚物,避免了LEC活性层中存在的发光聚合物和离子导电聚合物的分相问题;使用离子液体作为电解质制备了室温准冷冻p-i-n结LEC,改善了LEC的电致发光性能。在共轭聚合物给体光伏材料方面,我们提出了通过共轭侧链来拓宽聚合物吸收和提高空穴迁移率的分子设计思想,设计和合成了一系列带共轭侧链的二维共轭聚噻吩衍生物以及基于二噻吩取代苯并二噻吩的窄带隙高效二维共轭聚合物给体光伏材料。我们使用烷硫基取代进一步降低了这类二维共轭聚合物的HOMO能级从而进一步提高了其光伏性能。最后介绍了本组二维共轭聚合物给体光伏材料在非富勒烯聚合物太阳能电池方面的最新研究进展。     

导电聚合物的电化学制备和电化学性质研究--中国科学院有机固体重点实验室导电聚合物电化学研究工作简介(Ⅰ)

简要介绍本研究组自上世纪80年代以来在导电聚合物的电化学制备和电化学性质研究中取得的一些主要成果,包括吡咯电化学聚合条件的影响、电化学聚合反应机理及其反应动力学、导电聚吡咯的两种掺杂结构及其两步电化学氧化还原过程和电化学过氧化的机理、导电聚苯胺的电化学性质、导电聚合物稳定性的电化学解释等等．     

电聚合导电聚吡咯的合成研究

用电化学法将吡咯单体聚合在电极上，于不同支持电解质的水溶液中得到聚吡啶薄膜。研究了电解质浓度、电解质阴离子种类及聚合时间对聚吡咯薄膜导电性能的影响。     

本征导电聚合物涂层及界面

本文结合我们实验研究结果及国外最近的研究进展，对在绝缘基质的表面本征导电聚合物涂层的形成、结构和性能作了扼要的分析，指出了化学反应法中通过单体向整体聚合物表层扩散聚合形成的导电膜、界面的偶联作用和电荷转移作用等几种新近证实的原理，在加速导电聚合物涂层的应用中，具有重要意义。     

导电聚合物的电化学制备和电化学性质研究——中国科学院有机固体重点实验室导电聚合物电化学研究工作简介(I)

简要介绍本研究组自上世纪80年代以来在导电聚合物的电化学制备和电化学性质研究中取得的一些主要成果,包括吡咯电化学聚合条件的影响、电化学聚合反应机理及其反应动力学、导电聚吡咯的两种掺杂结构及其两步电化学氧化还原过程和电化学过氧化的机理、导电聚苯胺的电化学性质、导电聚合物稳定性的电化学解释等等.     

壳层可控导电聚吡咯/聚苯乙烯复合微球及聚吡咯中空微胶囊的制备

在导电聚合物含量较小时,含核壳结构的导电聚合物复合粒子就可以具有和本体相当的导电率,且加工性好,近年来这种核壳结构微粒的制备已引起了科学家们的广泛关注．Armes等[制备了导电聚吡咯、导电聚苯胺包覆聚苯乙烯的核壳结构胶体粒子及聚苯胺和二氧化硅的纳米复合物．刘正平等用改进的方法在粒径为116nm的单分散聚苯乙烯乳胶粒子上包覆聚吡咯,     

聚（N—十二烷基—3—苯基吡咯）的研究

合成了一种吡咯的双取代衍生物：Ｎ－十二烷基－３－苯基吡咯，并用化学氧化法对其实施了聚合反应。该反应生成的导电聚合物可溶于一般有机溶剂，用溶剂蒸发制膜的方法可制得柔软的自支撑薄膜，用四电极方法测得掺杂态薄膜的电导率约为０．０５Ｓ／ｃｍ。并通过元素分析、ＧＰＣ、ＦＴ－ＩＲ、１Ｈ－ＮＭＲ等手段对其分子结构进行了表征。     

导电聚合物膜修饰电极的研究Ⅲ: 杂多酸掺杂聚吡咯膜电极的电子自旋共振(ESR)特性研究

本文通过对不同条件下的Co(W_2O_7)_6~(10-)和CuW_(12)O_(40)~(6-)掺杂聚吡膜ESR谱线的分析并以相同条件下NO_3~-掺杂聚吡咯膜作为参照,表明杂聚阴离子不仅起着中和电性的作用,而且与聚吡咯分子链相作用形成某种加合物,它影响聚吡咯的电结构,这种加合物在过正或过负的电位下均不稳定.首次发现在CuW_(12)O_(40)~(6-)掺杂的干态聚吡咯膜具有Dysonian线型,表明膜中其它电结构的存在.     

不同形貌聚吡咯的制备及其电化学性能研究

以吡咯为单体,用化学氧化法和电化学沉积法分别制备聚吡咯(PPy)纳米粒子和微球。实验表明,PPy-ED微球的比电容要优于PPy-CS纳米粒子,并且PPy微球表现出理想的赝电容行为,可以进行快速可逆的法拉第反应,其原因在于PPy微球分子链规整,具有较大的共轭程度,从而表现出优异的电化学储能性。     

超临界二氧化碳流体环境中导电聚吡咯复合材料的制备

以聚苯乙烯(PS)和锌盐中和的磺化聚苯乙烯(Zn-SPS)膜为基体, 在超临界二氧化碳(SC-CO₂)环境中用化学氧化法原位制备了聚吡咯(PPy)导电复合材料. 由于SC-CO₂对聚合物基体的强溶胀作用, 吡咯分子高效地扩散到基体内部进行聚合而形成导电通路, 得到比传统的水溶液法更高的电导率. 聚合物基体的性质对复合材料的导电性和形貌产生重要影响. 在相同条件下, Zn-SPS/PPy的电导率比PS/PPy高3~4个数量级, 而它们的体积逾渗阈值分别为2.7%和6.2%, 远远低于理论预测值(16%).     

基于导电聚合物吡咯膜的生物电化学传感研究

导电聚合物可以与纳米尺寸的生物分子形成纳米复合物,在生物催化传感器的设计中,聚吡咯(Ppy)是应用最为广泛的一种导电聚合物,这种聚合物膜具有良好的导电性、选择性、稳定性、灵敏性以及生物相容性,很容易用于纳米尺寸生物分子的固定,并展示独特的催化和亲合特性.文章主要讨论了氧化还原酶在Ppy界面上的电子传递,提出了Ppy在免疫传感器、DNA传感器以及分子印迹技术领域中的最新应用及存在的问题,并对导电聚合物在未来分子技术中的发展进行了展望.     

聚吡咯(PPY)/聚己内酰胺(Nylon 6)——导电复合材料的研究

本文用电化学氧化聚合的方法制备出了既具有优良的导电性能又具有良好机械性能的聚吡咯(PPY)/聚己内酰胺(Nylon 6)的复合材料,该复合材料的导电率可达119s/cm,并对聚吡咯/聚己内酰胺导电复合材料进行了扫描电子显微镜、电导率及机械性能的测试及表征。