导电聚吡咯的研究进展

导电聚毗咯的研究进展第25卷2011年第1期2月山东轻工业学院学报JOURNALOFSHANDONGPOLYTECHNICUNIVERSITYVol.25Feb.No.120114280(2011)01-0014-05:1004-马慧荣,李梅,徐清钢,姚金水(山东轻工业学院材料科学与工程学院,山东济南250353)摘要:综合评述了导电聚毗咯的最新研究进展,介绍了聚毗咯的导电和掺杂机理、合成方法和主要应用。重点介绍了模板法制备聚毗咯,提出冃前探索具有特定形貌的聚毗咯材料的可控制备方法和机理己成为其领域的热点课题。关键词:聚毗咯;导电性;掺杂;模板法;形貌:TQ342.8文献标识码:AResearchprogressinconductivepolypyrroleMAHui-rong,LIMei*,XUQing-gang,YAO激n-shui(SchoolofMaterialScienceandEngineering,ShandongPolytechnicUniversity,激nan250353,China)Abstract:lnthispaper,thelatestresearchdevelopmentofpolypyrroleisreviewed.Theconductionanddopingmechanism,synthesismethodandapplicationofpolypyrrolearealsointroduced.Inparticular,thepreparationofpolypyrrolebytemplateisalsointroduced.Itisproposedthatexploringthepreparationandmechanismofpolypyrrolematerialswithaspecificmorphologyshouldbecomeahottopicinthefield.Keywords:polypyrrole;electrical;doping;template;morphology的应用。为了进一步改善PPy的这些性能,研究人员发现,在合成过程中加入各种添加剂以及与纳米粒子进行了掺杂或复合,不仪有效地提高了PPy的电导率,而且还改善了其热稳定性以及机械延展性,PPy复合材料表现出了优良的光电性能,因而成为[3,4]。国内外研究的热点0引言导电聚合物,乂称导电高分子,是指能通过掺杂或者复合等手段,使得电导率可以达到半导体和导体范围内的聚合物。冇吡咯黑之称的聚毗咯(PPy)粉末早在1916年就已经合成出來,但当时人们没有认识到这种聚合物的导电性能。后来Diaz等报道了含宥1%乙腈的溶液中制备电导率更好、热稳定的PPy。直到20世纪70年代,白川英树发现掺[2]杂后的聚乙炔具有接近金属的导电性,导电聚合物领域才引起了人们广泛的关注。PPy由于其优异的导电性以及简单的合成工艺而得到了更加深入的研宄。但是本征态导电聚合物导电性很差,并且难溶于有机溶剂,难于加工,这些因素制约了其更广泛10-25收稿日期:2010-[1]1导电聚吡咯的掺杂机理经研宄发现没有缺陷的共轭结构高分子即本征态PPy的导电性很差,要增加其导电性就要使它们的共扼结构产生某种缺陷,也就是从高分子链上移走电子(氧化)或者插入电子(还原),这个过程称为掺杂。由于掺杂后高分子链上有了在一定离域内可以移动的电子,聚合物的导电率会显著提高。所以基金项目:山东省教育厅高等学校科研计划项目;山东轻工业学院博士基金资助项目(12042826).),作者简介:马慧荣(1984-女,山东省济宁市人,山东轻工业学院材料科学与工程学院在读硕士研究生,研究方向:导电高分子及其复合材料.E-mail:plum31m@yahoo.com.cn.通讯作者:李梅,女,博士研究生,副教授,研宄方向:导电高分子及其复合材料,15说其导电的关键在于掺杂。而掺杂的本质就是具有共扼结构的高分子链与掺杂剂发生电荷转移或氧化还原反应。不同的掺杂剂在对PPy进行掺杂时形成导电性的机理不同,一般可分为两种:一种是电荷转移机理,一种是质子酸机理。1.1电荷转移机理一般具有氧化性的掺杂剂,如金属盐类(FeCI3)、Br2)等,卤素(12、其摻杂机理为电荷转移机理。利用此种掺杂剂对PPy进行KangET等人[7]在室温下于水溶液中制备PPy—12复合物.研宂表明:导电聚合物经长时间放置后会出现电导率下降以致消失的现象。1.2质子酸掺杂机理0前电荷转移机理对水溶液pH值的影响还不[8]能很好解释。钱人元等人提出了毗咯电化学聚合前必先经过一个质子化步骤的机理,可解释PPy链上普遍存在的过剩氢问题,以及存在质子酸掺杂结构等实验现象。此机理一般解释以质子酸掺杂时,PPy链给或吸电子,此时摻杂剂被还原或被氧化,而形成的掺杂剂离子(B)与PPy链(A>形成复合物以保持电中性[2]。其形成过程可用式(1)表示:(1)a为氧化掺杂b为还原掺杂在以金属盐类为氧化剂制备PPy的反应中,其阴离子往往可以直接成为P...

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