導(dǎo)電聚合物聚吡咯的制備、性質(zhì)及其應(yīng)用

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1、導(dǎo)電聚合物聚毗咯的制備、性質(zhì)及其應(yīng)用1—??—?——?————亠????I——第33卷第5期2010年5月化工科技市場(chǎng)CHEMICALTECHNOLOGYMARKET11I??——??——?————厶??????一■蔡本慧，曹雷，王肇君(中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院，天津300131)摘要：聚毗咯(polypyrrole,Ply)作為導(dǎo)電聚合物因其易于制備、良好的環(huán)境穩(wěn)定性和較高的導(dǎo)電率被認(rèn)為是最冇商業(yè)價(jià)值的導(dǎo)電高分子材料之一，在電催化材料、傳感器、金屬防腐材料、二次電池電極材料、藥物釋放材料和電控離子交換等諸多

2、領(lǐng)域得到了廣泛的研究與應(yīng)用。綜述了聚毗咯的制備方法，性質(zhì)及其在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。指出聚毗咯未來(lái)的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：導(dǎo)電聚合物；聚毗咯；電化學(xué)性質(zhì)；離子交換；電催化中圖分類號(hào)：0646.54文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009—472512010)05—0011—06Preparation,electrochemicalproperties,andappUcai-Cai,Wang(CNO0CTiChina)【PPy),鵲aentconommeessironmentaderedthematerialshaveystud

3、iedandappliedine1ec—de1iverymaterials—andelectronicaH遷strocatalysis,°°nsor8—metalcorrosionmaterials,secondarybatteryelectrodecontr01■1oneXchic1eapp1?1cat?10nangeetc.?Thisartwerems?rials—drugovendewedthePreparationmethodoelectrochemicalpropertiesandre1atedWa

4、gofoverviewedoandfuturedeve1opmentofpolypyrrolepointedKeywords：conductingpolymer；po1ypyrro1e；electrochemicalproperties；ionexchange；electrocatalysis傳統(tǒng)的有機(jī)聚合物如聚乙烯、聚丙稀、聚氯乙烯等通常都被認(rèn)為是絕緣體，直到1977年，美國(guó)科學(xué)家Heeger,MacDiarmid和日本科學(xué)家白川英樹(shù)等人首次發(fā)現(xiàn)聚乙塊(Polyacetylene,PA)經(jīng)電子受體(AsF,

5、或進(jìn)行P型摻雜獲得電導(dǎo)率為103S/cm特的摻雜機(jī)制，隨著對(duì)導(dǎo)電聚合物研究更加深入，又相繼發(fā)現(xiàn)了這類聚合物還具有良好的光電特性，氧化還原特性，電化學(xué)機(jī)械特性等，因此被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最具商業(yè)價(jià)值的導(dǎo)電材料。聚毗咯除了具有導(dǎo)電聚合物共同的特征以外，還具有單體無(wú)毒，容易制備，所制備的膜電導(dǎo)率高,機(jī)械性能好且在空氣中穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為了導(dǎo)電聚合物研究的重點(diǎn)'引。以上的高聚物…，隨著人們對(duì)共覘聚合物的結(jié)構(gòu)和性能的認(rèn)識(shí)不斷提高，有機(jī)共轆導(dǎo)電高分子己逐漸成為當(dāng)今一門(mén)新型的多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域舊1。一般導(dǎo)電聚合物指能

6、夠?qū)щ姷墓惨椨嗘I的有機(jī)聚合物?？梢苑譃?種形態(tài)一一絕緣體、半導(dǎo)體、導(dǎo)體和超導(dǎo)體，導(dǎo)電聚合物實(shí)現(xiàn)了從絕緣體到半導(dǎo)體、再到導(dǎo)體的變化(10105S/cm),是所有物質(zhì)11「能夠完成這種形態(tài)變化跨度最大的，正是這些特性使導(dǎo)電聚合物具有了許多優(yōu)異的應(yīng)用性能。大量的研究表明，各種共軌聚合物經(jīng)摻雜后導(dǎo)電率可提高十幾個(gè)數(shù)量級(jí)。導(dǎo)電聚合物的制備簡(jiǎn)便、導(dǎo)電性好且狀態(tài)調(diào)制方便、質(zhì)量輕、耐腐蝕、易加工等優(yōu)點(diǎn)和其獨(dú)1聚毗咯的制備毗咯單體是一種c,N五元雜環(huán)分子，室溫下為無(wú)色油狀液體，沸點(diǎn)129.8°C,密度0?97s/em3，微溶于

7、水，無(wú)毒，在電場(chǎng)或氧化劑的作用下易被氧化，進(jìn)而發(fā)生聚合反應(yīng)生成高分子聚合物。毗咯的聚合過(guò)程屬于氧化偶合機(jī)理H1。首先毗咯單體失去一個(gè)電子被氧化為陽(yáng)離子自由基；生成的陽(yáng)離子自由基間發(fā)生加成性偶合反應(yīng)，脫去兩個(gè)萬(wàn)方數(shù)據(jù)12化工科技市場(chǎng)第33卷第5期質(zhì)子后，生成比單體更易于氧化的二聚物；一一聚物繼續(xù)被氧化成陽(yáng)離子，與自由基或其他低聚的陽(yáng)離子繼續(xù)其鏈?zhǔn)脚己戏磻?yīng)，直至生成長(zhǎng)鏈聚毗咯。凸粵凸H:凸H—g.—2Hi《XI芒舟睪侖口-IXHNH型芒再糊NN冃前，聚毗咯膜的制備主耍有化學(xué)氧化法和電化學(xué)氧化法兩種。通常,化學(xué)氧化

8、法制備工藝簡(jiǎn)單易操作，成本較低，適于大批量生產(chǎn)，但得到的聚毗咯一般為粉末樣品，加工成型困難；而電化學(xué)氧化法則可直接得到導(dǎo)電聚卩比咯薄膜。1?1化學(xué)氧化法毗咯單體在CH,CN/NaCI0。溶液中的半波氧化電勢(shì)+0.76V（相對(duì)Ag/Ag+）,在液相中易被氧化。化學(xué)氧化法是在一定的反應(yīng)介質(zhì)中加入特定的氧化齊使得單體在反應(yīng)中直接生成聚合物并同時(shí)完成摻雜過(guò)程，與電化學(xué)的摻雜不同，因?yàn)槠溴尤肓藘煞N物質(zhì)，并且