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．     

导电聚合物单体的光电聚合

苯胺、吡咯和噻吩等是重要的导电聚合物单体.光照可促进低聚物的形成,电化学技术可方便地实现单体的电聚合.目前,有关导电聚合物单体的光电聚合的报导还很少.本文研究征水溶液中、铂金属基底上,苯胺、吡咯和噻吩等单体的光电聚合过程.     

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及其应用研究进展

导电聚合物由于具有结构特殊、环境稳定性好、成本低廉等优点而成为科学领域中极具应用前景的新型材料。本文综述了采用电化学聚合方法制备导电聚合物材料的国内外研究状况。电化学聚合方法是此类材料重要的制备方法之一。基于该方法的最新研究进展,本文系统地归纳了导电聚合物的恒电位法、恒电流法、动电位法、脉冲法等电化学聚合方法,并展望了导电聚合物纳米材料在超级电容器、太阳能电池、锂离子电池、电催化等领域的应用前景。     

导电聚合物

导电聚合物是20世纪70年代发展起来的一个研究领域,因其诱人的应用前景受到广泛重视,本文介绍了导电聚合物的发展和发展历史,综述了导电聚合物的结构和掺杂特征,制造方法,电导和电化学特性及其本征态共轭聚合物的光电特性,对导电聚合物当前的研究热点和应用前景进行了讨论。     

导电聚合物LB膜

本文回顾了ＬＢ膜技术在导电聚合物体系中的利用，内容涉及共轭型导电聚合物（包括聚吡咯、聚噻吩、聚对亚苯基亚乙烯基、聚苯胺及其衍生物）ＬＢ膜的制备、结构表征、电导率与分子结构和分子堆砌之间的关系以及其他导电聚合物ＬＢ膜的研究现状。     

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。     

聚吡咯/聚苯胺复合型导电聚合物防腐蚀性能

采用循环伏安法,在含吡咯和苯胺的0.3 mol/L草酸水溶液中制备了聚吡咯/聚苯胺(PPy/Pani)的复合型导电聚合膜。采用红外光谱、极化曲线、自腐蚀电位-时间曲线、扫描电子显微镜和电化学阻抗谱研究了共聚膜的防腐蚀性能。结果表明,在1 mol/L H2SO4中,PPy、Pani与不锈钢基体发生氧化还原反应,促进不锈钢表面发生钝化;当苯胺与吡咯浓度比为1∶3时,制备得到的复合型导电聚合膜所保护的不锈钢自腐蚀电流最小,自腐蚀电位最高,保护时间最长。PPy、Pani及其共聚膜在3.5%NaCl溶液中电化学阻抗谱表明,所制备的PPy、Pani及其共聚物膜与不锈钢基体发生氧化还原反应,使其表面钝化;当Cl-到达不锈钢表面时,破坏钝化膜导致不锈钢腐蚀。     

导电聚合物超级电容器电极材料*

导电聚合物（聚苯胺,聚吡咯,聚噻吩）作为超级电容器电极材料的研究引起了人们广泛的兴趣,该类材料制备的超级电容器具有成本低、容量高、充放电时间短、环境友好和安全性高等优点。本文综述了近年来基于导电聚合物及其与无机材料（碳材料/金属氧化物材料）复合所得电极材料在超级电容器中的应用进展,指出具有纳米结构导电聚合物材料及导电聚合物与无机纳米材料的复合是超级电容器电极材料研究的重要发展方向。     

合成单股导电聚合物的方法

T.Bein等发现,在氧化剂存在的条件下,利用三维Y型沸石中的孔洞和一维丝光沸石,可使吸在沸石中的单体(如噻吩、吡咯和苯胺)在孔道中的聚合成为一种单股的导电聚合物。用HF将沸石溶解后可以取出上述产     

导电高分子材料电化学合成过程中的计量化学关系

导电高分子材料可以通过电化学方法合成,在合成过程中,电解液中的阴离子以一定比例作为反离子结合在聚合物 中,然后沉积在电极表面.本文以聚吡咯为例,对此过程进行了计量化学探主坟,导出了生成的聚合重量与反应中消耗的电量及反离子大小和比例间的关系.十二磺酸聚吡咯、扁桃酸聚吡咯、讥氯酸聚吡咯与氯化聚吡咯的电化学合成证实了以上关系.实验与计算表明,氯化聚吡咯中由于反离的分子量接近单体分子量的1/2,故生成的聚合物重量与反离子在聚合筘的比例无关.     

双-[2-吡咯(乙氧基)]乙烷的合成及其电化学聚合

以吡咯和二缩三乙二醇为原料合成了N取代吡咯衍生物单体--双-[2-吡咯(乙氧基)]乙烷,并用循环扫描伏安技术研究了该单体的电化学聚合过程.结果表明:在乙腈/高氯酸锂溶液中,双-[2-吡咯(乙氧基)]乙烷在铟锡氧化物导电玻璃(ITO)、Pt、Au、玻璃碳、石墨电极上均能顺利发生反应,形成一定厚度的聚合物膜.但聚合速率、膜的结构、膜的颜色有差异.溶剂水对聚合有明显影响.形成的聚合膜具有良好的电化学稳定性.     

手性环境下的手性N-取代吡咯电化学聚合及其微结构

在 (S) (+) 樟脑磺酸 ((S) (+) CSA)或 (R) (- ) 樟脑磺酸 ((R) (- ) CSA)的存在下 ,电化学聚合了手性吡咯衍生物 (S) (+) (1H 吡咯基 )丙酸甲酯 (M(+)PyPr) .用电化学、红外、拉曼、X光电子能谱及圆二色谱 (CD)对聚合物进行了表征 ,并用电化学方法测试了聚合物膜的手性识别性质 .同时 ,恒电流及恒电位电解聚合制得了直立于电极表面的导电高聚物微米带     

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.     

离子液体应用于电合成导电聚合物*

自20世纪70年代导电聚合物发现以来,聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚（3,4-乙撑二氧噻吩）、聚对苯及其衍生物等,以其特殊的电子、电化学、光学性质以及巨大应用潜力受到广泛关注。离子液体是一类在室温或接近室温时呈液态的离子化合物,作为一类环境友好的新型绿色溶剂,具有很多独特的物理化学性质。本文综述了离子液体作为反应介质、支持电解质、测试介质以及离子液体参与形成的聚集体,在导电聚合物的电化学合成以及电化学性质测试中的研究进展,并展望了发展趋势。     

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。     

纳米结构导电聚合物材料研究进展

具有纳米结构的导电聚合物因其诱人的应用前景越来越引起人们的重视。本文综述了聚苯胺、聚吡咯以及聚噻吩等导电聚合物的零维、一维、二维以及三维纳米结构的合成方法,并介绍了聚合物纳米结构的表征以及研究现状和应用前景。参考文献60篇。     

新型导电聚合物-聚吡咯溴离子化学传感器

本文用电化学方法把导电聚合物聚吡咯(PPy)修饰在玻碳(GC)电极上, 研究了Br^-离子的掺杂效应和薄膜电极的电化学行为, 研制一种新型Br^-离子选择电极, 电极的响应机制是基于导电聚合物中阴离子的掺杂效应, 详细研究了聚合条件对电极电位响应性能的影响, 电极具有内阻小、响应快、抗毒化能力强、制备简便等优点, 电极对1x10^-^1-x10^-^4MBr^-呈能斯特响应, 检测下限7x10^-^5M, 斜率61mV/PBr^-。本文结果是化学修饰电极技术在化学传感器方面应用的有意义的尝试, 薄膜的良好导电性质使之更易于制备离子敏感电子学器件和生物电子学器件。     

离子液体中吡咯的电化学聚合及性质研究

以1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体作为溶剂和支持电解质,分别在铂电极和导电玻璃电极上电化学聚合得到了聚吡咯,聚合过程中发现,在离子液体中聚合的循环伏安图,其电流的变化和传统有机溶剂中的不同,通过交流阻抗技术研究了修饰电极的电化学性质,采用在线紫外、拉曼、红外谱对聚吡咯进行了光谱表征,得到了聚吡咯的特征峰,采用扫描电镜研究了聚合物的形貌。最后将修饰电极应用到了对对苯二酚的催化反应当中,显示了一定的催化作用。     

蛋白质在导电聚甲基丙烯酰吡咯上的吸附

采用表面引发原子转移自由基聚合(SIATRP)技术在硅片及金膜表面上制备导电聚丙烯酰吡咯(PMAP),并对聚合物薄膜的化学结构等进行了表征.采用表面等离子谐振生化分析仪(SPR)原位考察了牛血清白蛋白(BSA)在聚合物表面上的吸附行为,通过改变缓冲液的pH值和BSA的浓度对蛋白质吸附的影响,探讨了BSA在PMAP上的吸附机理.采用电化学循环伏安测试考察了蛋白质吸附对于导电聚合物的电化学行为的影响.采用原子力显微镜(AFM)考察了BSA在聚合物表面上吸附前后聚合物的表面形貌变化.