导电聚苯胺的合成、结构、性能和应用

概述了中国科学院长春应用化学研究所对导电聚苯胺合成、结构、性能和应用的研究.从合成可溶性的聚苯胺入手,阐明了聚苯胺的若干基本化学和结构问题,提出并证明了掺杂态聚苯胺的结构模型和掺杂机理;除了质子酸掺杂外,发现了聚苯胺的碘氧化掺杂、光助氧化掺杂和K+注入还原掺杂;开发了分别以环氧树脂和聚氨酯为载体的聚苯胺防腐涂料;运用掺杂剂诱导的溶解性,通过合成带聚乙二醇链的膦酸掺杂剂,实现了导电态聚苯胺的水体系加工.其中的聚苯胺树脂及防腐涂料的生产技术,已经完成中试,正在走向产业化.     

聚合时间对染料敏化太阳能电池中聚苯胺对电极结构和性能的影响

采用恒电压方法, 以掺杂氟的SnO₂ (FTO)导电玻璃为基底, 采用不同的聚合时间制备SO₄^2?掺杂的聚苯胺对电极(PANI CEs). 利用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等技术详细研究了聚合时间对PANI CEs的表面形貌、结构(如掺杂度、共轭性、氧化态等)和对I^?/I^3?的催化活性的影响. SEM结果表明PANI在FTO上的生长分两个阶段. 适当增加聚合时间可以增加PANI CEs的比表面积, 为催化I^?/I^3?反应提供更多的活性位点, 同时聚苯胺链的共轭性、半氧化态聚苯胺(EB)结构的含量和对阴离子SO₄^2?的掺杂度会随着增加, 进而PANI 的导电率也逐渐增大. 然而, 聚合时间过长会引起薄膜厚度的增加和氧化结构的过多, 使PANI CEs的导电率降低, 电子在PANI 薄膜中的传输阻抗增加, 进而影响其对I^?/I^3?的催化性能. 聚合时间为300 s 时制备出的PANI 薄膜作为染料敏化太阳能电池(DSSCs)对电极和以D149 为染料时, 获得的最高电池光电转换效率为5.30%, 可达到基于Pt 对电极电池效率的88%. 因此, 通过电化学方法制备的PANI CEs有望代替贵金属Pt CEs用于DSSCs中.     

聚合方法对聚苯胺性能的影响北大核心CSCD

分别通过苯胺的化学氧化以及N,N-二氯对苯醌二亚胺与对二溴苯格氏试剂在Ni(Ⅱ)配合物催化下共聚等两种方法合成了聚苯胺。对两种方法所获得的聚合物通过红外光谱(FT-IR)、紫外可见吸收光谱(UVVis)、循环伏安(CV)、充放电等对聚合物进行了表征和性能测试。结果表明,化学氧化法合成聚苯胺的紫外-可见吸收光谱中,在600nm处出现最大吸收峰,而金属配合物催化法合成的聚合物最大吸收峰出现在443nm。两种聚合物都具有可逆的氧化-还原性能,其氧化峰分别出现在0.26eV和0.49eV处。     

掺杂率对乳液聚合制备聚苯胺结构性能的影响

对乳液聚合的十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂聚苯胺(PAn)进行不同pH值溶液浸泡处理。采用元素分析、红外光谱分析、X射线衍射及热失重分析等手段，研究了不同掺杂率对PAn结构性能以及PAn在普通有机溶剂中的溶解性能和导电性能的影响。结果表明：随DBSA掺杂率的增加，PAn的电导率及其在三氯甲烷中的溶解度增加，带有烷基长链的DBSA使PAn形成以DBSA为间隔的有序层状结构；而且合成的PAn-DBSA热稳定性良好。     

共轭聚合物复合材料的结构和性能

对聚苯胺、聚吡啶等共轭聚合物与非导电聚合物材料的复合体系的结构和性能进行了综述。不同方法制备的复合材料在结构和性能上各有特点。一般共轭聚合物与非导电高分子材料相容性差、尤其是低极性高分了。     

聚苯胺/顺丁橡胶复合导电膜的制备与性能

采用溶液共混与浇铸法制备聚苯胺（PAn ）/顺丁橡胶（BR）复合导电膜,确定了本征态聚苯胺以顺丁橡胶为弹性基体材料,甲苯为溶剂,过氧化二苯甲酰为交联剂,十二烷基苯磺酸作为共混分散剂和聚苯胺掺杂剂的复合膜制备工艺,并对复合膜的导电性能和形态结构进行了测试与表征.     

乳液法制备掺杂聚苯胺的微观结构研究

在众多的导电聚合物中,聚苯胺(PAn)被认为是最具应用前景的导电聚合物^[1].本征态PAn的电导率约10^-13S/cm数量级,呈电绝缘性.当用质子酸对PAn掺杂后,电导率达到5～10S/cm,可实现从绝缘体到导体的转变.     

酸浓度对苯胺聚合及所得产物的结构与性能的影响

本文研究了聚合溶液中酸浓度对苯胺的化学聚合行为及所得产物导电性能的影响。并用FTIR、元素分析及XPS等手段表征了不同条件下获得的聚合物分子链结构。     

聚苯胺在防腐领域的应用

综述导电聚苯胺用于金属防腐蚀领域的最新进展,并且探讨了其相关的防腐机理。     

基体表面性质对原位聚合沉积导电聚苯胺薄膜性能的影响

以水溶性高分子聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为空间稳定剂,在经十八烷基三氯硅烷(OTS)改性的玻璃表面进行原位聚合,沉积得到导电聚苯胺(PANI)薄膜。采用表面界面张力仪、扫描电镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(FT-IR)、四探针电导率测试仪及光学显微镜对不同基体表面的接触角、PANI膜的形貌、厚度、结构、导电性及其在亲/憎水表面选择性沉积性能进行测定。结果表明:OTS对玻璃表面的改性促进了聚苯胺的沉积且提高了薄膜厚度,薄膜饱和厚度达到200 nm;缩短了溶液中苯胺分散聚合的诱导期,反应速率增大;与未改性玻璃表面沉积的薄膜相比,改性的玻璃表面得到的聚苯胺薄膜更加细密均匀,聚苯胺颗粒尺寸小,堆积紧密;薄膜的电导率达到7.5×10-3S/cm;OTS改性对基体表面的薄膜生长和溶液中的苯胺聚合具有催化作用。     

Isomeric Effects on Structures and Properties of Polyaminophenols Synthesized in Basic Medium

The oxidative chemical polymerizations of three isomers of aminophenol, ortho, meta, and para (PoAP, PmAP, PpAP) were performed in aqueous NaOH using ammonium persulfate (APS) as oxidant. Solubility tests for the synthesized polymers were performed in various solvents and it was found that all three polymers are soluble in DMSO and DMF. PpAP is soluble in aqueous strong acid, as well as in base, but PoAP is soluble in acid, whereas PmAP is soluble in base. The difference in their solubility is due to their structural difference, which can be supported by the proposed mechanisms of polymerizations. The film casting from the DMF or DMSO solution of PoAP and PpAP is difficult due to the presence of quinone impurity while casting of PmAP film from DMSO solution is possible. The intrinsic viscosities of the polymers were determined from the DMSO solution. The polymers were characterized by UV-VIS, FTIR and¹H-NMR spectroscopy and elemental analyses. From structural analysis, it is found that PoAP and PpAP do not contain π -electron conjugation due to ether linkage in the backbone chain. So, PoAP and PpAP do not show any conductivity like sulfuric acid doped PmAP.     

可溶导电聚苯胺的合成及其性能研究

以十二烷基苯磺酸（ＤＢＳＡ）为乳化剂和掺杂剂，采用水一油二相乳液聚合物方法对苯胺进行合成，制备出高溶解性和高电导率的ＰＡｎ，通过ｘ－射线，电镜分析和热重分析对产物的结构和性能进行了研究。结果表明，该法合成的导电性ＰＡｎ具有较高的特性粘度，溶解性，耐热性及结晶度，与非极性溶剂－表面活性剂－水三相体系聚合产物结果相似，透射电镜显示水乳液聚合产物呈较规则的纤维状取向排列。     

聚苯胺自支撑导电膜的电化学合成及性能

采用电化学方法，以高氯酸为掺杂剂，合成了具有较好导电性能和机械性能的聚苯胺自支撑膜。探讨了电化学聚合反应条件对其性能的影响，并借助ＳＥＭ、ＩＲ、ＥＳＲ等手段表征了所得聚合物。     

电化学联用表面等离子体共振光谱法对苯胺电化学聚合过程的研究

采用双光电池传感器作为检测器件,设计并构建了新型表面等离子体共振( SPR)光谱仪,在一定范围内实现了SPR角度的快速测量。将此SPR光谱仪与电化学工作站联用,构建了电化学联用-时间分辨SPR ( EC-TR-SPR)光谱仪,以聚苯胺电化学制备过程为研究体系,验证了此EC-TR-SPR光谱仪的特性。同时通过对聚苯胺膜的暂态电化学方法测试(计时电流法和差分脉冲法),考察了仪器的时间分辨能力及其响应速度,验证了此仪器系统在小分子反应动力学以及稳态和暂态电化学联用方法研究中的应用价值。实验结果表明,此SPR光谱仪具有高的时间分辨能力,其时间分辨率可达0.1 ms;对聚苯胺膜的暂态电化学测试结果表明,此联用技术可实时监测SO2-4在聚苯胺膜中的掺杂和去掺杂过程,而单纯的电化学电流-时间曲线无法区分。     

超微电极上聚苯胺的电化学性质研究

本文探讨了盐酸介质中，聚苯胺在超微电极上的伏安性质，峰电流（ｉｐ）ａ与聚合电量、扫描速率等关系，在Ｑｐ较小时，具有薄膜电极特性，Ｑｐ很大时峰电流受扩散控制。     

一维聚苯胺纳米材料的制备方法研究进展

一维聚苯胺纳米材料具有电导率高、环境稳定性好、分散性好、比表面积大、扩散路径短等独特性能以及易于大量生产和成本相对低廉等优点,在传感器与传动器、防腐涂料、电磁屏蔽等领域应用潜力大,成为目前研究最为广泛的导电聚合物纳米材料之一,其制备方法也日益成为研究的热点。综述了近年来一维聚苯胺纳米材料制备方法的最新研究进展,介绍了模板法、非模板法和电纺法等制备方法,并对各种不同制备方法的优缺点进行了比较分析。     

二次掺杂对聚苯胺导电复合物性能的影响

研究了聚苯胺与（苯乙烯－丁二烯）三嵌段共聚物或氯碘化聚乙烯复合物在间甲酚二次掺杂前后电导率的变化（提高２个数量级），根据二次掺杂使聚苯胺复合物增强永久形变和断面形貌脆断一次掺杂使卷曲的聚苯胺链展开并通过这间的弱相互作用而自行组成导电能通路，复合物二次掺杂前后的抗张强度和伸长率变化不大，说明其主链间的弱相互作用对应力无贡献，此外，还研究了二次掺杂对复合物在中性和酸必南中电致变色活性的影响。     

聚苯胺的表面修饰及防腐性能

用八甲基环四硅氧烷(D₄)对聚苯胺(PANI)进行表面修饰, 通过对产物的循环伏安(CV)、 极化曲线(Tafel)以及接枝率的表征分析, 考察了反应温度、 反应时间、 单体用量和pH值对产物的接枝效果、 分散性和腐蚀电位的影响. 同时, 通过循环伏安(CV)、 紫外-可见光谱(UV-Vis)、 红外光谱(FTIR)、 X射线衍射分析(XRD)和热重分析(TGA), 对PANI表面修饰前后的结构和性能进行了比较. 结果表明, 通过D₄对PANI颗粒表面进行修饰, PANI的分散性、 分散稳定性和和防腐能力得到显著提高.