导电聚苯胺的特性应用及进展

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1、第!"卷第#期高分子材料科学与工程$%&’!"()%’#*++,年-月./012342563475088973)935):3);7)3347);<=&’*++,>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>导电聚苯胺的特性(应用及进展?于黄中@(陈明光@(贝承训@(黄河AB!’华南理工大学应用物理系(广东广州C!+D#+E*’华南师范大学物理系(广东广州C!+D,!F摘要G导电聚苯胺是极有前途的导电聚合物(它能够广泛地应用于二次电池H金属的防腐H电致发光器件的电极修饰等方面I文中综

2、述了导电聚苯胺的结构H特性H应用前景H进展及其面临的问题I关键词G聚苯胺E导电高分子E掺杂E应用中图分类号G/D,!’*J,文献标识码G5文章编号G!+++K-CCCB*++,F+#K++!LK+#!"-L年美国宾法尼亚大学的化学家5’;’完全还原的全苯式结构E当tu+时(为r苯K醌s2MN:OMPOQ和5’<’RSSTSU等用碘掺杂聚乙炔交替结构(当tu+’C时(为苯醌比是,v!的半B.5F(使其室温电导率提高了!*个数量级(并氧化半还原结构(掺杂后导电性最好It值大小呈现金属导电性V!W受聚合时氧化剂种类H浓度等条件影响(与其它I它的出现打破了高分子仅

3、为绝缘体的传统观念(并产生了新型交叉学科导电高聚物相比(聚苯胺具有如下特点Gw结构XX导电高分子领域I后来人们陆续开发了聚多样化(不同的氧化K还原态对应不同的结构E苯胺H聚吡咯H聚噻吩等导电高分子材料I在众x特殊的掺杂机制(它还能够通过掺杂和反掺多的高分子材料中(聚苯胺有原材料易得H合成杂来改变其性质I但聚苯胺由于其链的强刚性简单H耐高温及抗氧化性能良好等优点(很快成和链间强的相互作用(使它的溶解性极差(几乎为导电高分子研究的热点之一I不溶于任何溶剂I这一缺点极大地限制了聚苯胺在技术上的应用I因此(*+世纪L+年代后@聚苯胺的结构及其可溶性期(为了解决导电

4、聚苯胺的可溶性和加工性(科!"L-年(5’;’2MN:OMUPOQ提出被广泛接学家开展了一系列的研究I其中(!"L-年美国受的苯式Y醌式结构单元共存的模型(随着两种的2MN:OMUPOQ小组V*W和中国科学院长春应用结构单元的含量不同(聚苯胺具有不同程度的化学研究所王佛松小组V,W先后独立报道可溶性氧化状态(这些氧化状态可以相互转化I不同氧.5)7和.5)7自支撑膜I曹镛等人V#W的有机化状态的聚苯胺可通过适当的掺杂方式获得导酸掺杂(使掺杂态.5)7容易溶解于一般有机电聚苯胺I聚苯胺的结构可用ZOT’!表示G溶液剂中I这种溶解性意味着掺杂性.5)7与RR极

5、性和非极性高分子共混的可能性带来了[[[[[[[][)[)^_][)>>)^!a_b.5)7熔体加工的希望I目前(科学家可以通过‘结构修饰B衍生物H接枝H共聚F(掺杂诱导(乳液cde’@fghijkdhdklmnopqnpol聚合和化学复合等方法获得可溶性或水溶性导从图中可以看出(其链结构中不但含有r苯K醌s电聚苯胺I用大尺寸对阴离子掺杂诱导是实现交替的氧化形式(而且含有r苯K苯s连续的还原聚苯胺可溶性的典型实例(室温电导率可达形式It代表.5)7的氧化程度(当tu!时(为#++8YNPVCW(另在聚苯胺分子链上引入磺酸基?收稿日期G*++!K+"K!-

6、E修订日期G*++*K!*K*#基金项目G国家自然科学基金BD++-D+!,FH广东省自然科学基金B""+##DF和广东省重点科技攻关项目B,*+!++F作者简介G于黄中B!"-+aF(男(硕士(讲师’第*期于黄中等]导电聚苯胺的特性+应用及进展F[团是实现水溶性导电聚合物的典型例子!"#电聚合物掺杂过程截然不同+通常导电聚合物$%&!*+,#!/#通过各种方法制成的掺杂总是伴随着其主链上电子的得失+而聚’()公司+(-.公司了可溶的0及水溶性的聚苯胺$苯胺在用质子酸掺杂时+其电子数不发生变化+只是质子进入聚苯胺链使链带正电$为了维持1聚苯胺的特性电中性对

7、阴离子也进入聚苯胺主链$如45627123导电性所示为掺杂态聚苯胺结构+89是对阴离子+:本征态的聚苯胺是绝缘体+当经过质子酸代表;8’(掺杂程度+<表尔;8’(的氧化程掺杂或电氧化都可以使聚苯胺电导率提高十几度$个数量级$然而+聚苯胺的掺杂过程与其它的导@@@@===========>??E=’=’AB>?=’DD’A)=’=’9AF9)GF9HIC8JKL21MNOPQONRSTUKRKUPVWXYZWYXP经质子酸掺杂的;8’又与碱反应+可变系数!F*#$它将用于信息存贮0调频0光开关和光成绝缘体$这种掺杂0反掺杂反应在水相0有机计算机等技术上$西安

8、交大研究人员发现!Fp#+相都可以进行+并且可逆$关于;8’(的质