聚吡咯知識(shí)分享.doc

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1、聚吡咯聚吡咯的結(jié)構(gòu)、合成方法、特征、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)π共軛高分子材料在導(dǎo)電、發(fā)光、光伏和非線性光學(xué)材料等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景,是目前高分子學(xué)科研究的前沿課題。目前人們已經(jīng)成功制備了聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚芴和聚苯乙炔等π共軛高分子材料,并對(duì)一些聚合物的導(dǎo)電性、超導(dǎo)性、電致變色、光致變色、光致發(fā)光、光伏特性和非線性光學(xué)等性能做出了大量的研究。聚吡咯及其衍生物作為一種重要的功能高分子材料,在氣敏元件、生物傳感器和非線性光學(xué)等領(lǐng)域受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的青睞。本文主要介紹其中的一種：聚吡咯。聚吡咯的結(jié)構(gòu)聚吡咯的英文名為polypyrrole，結(jié)構(gòu)如下圖所示。聚吡

2、咯的合成聚吡咯的電解合成方法。將吡咯單體溶解于布朗斯特酸型離子液體中，置于電解槽中進(jìn)行電解合成；其中所述電解槽中包含有工作電極、輔助電極和參比電極，所述的工作電極選自于不銹鋼電極或鉑電極或鎳電極或玻碳電極，所述的輔助電極選自于大面積鉑片電極或石墨電極，所述的參比電極選自于Ag/AgCl電極或飽和甘汞電極或大面積鉑片電極或標(biāo)準(zhǔn)氫電極。所述的電解合成方法簡(jiǎn)單，制備成本較低，可在常溫常壓下進(jìn)行，離子液體可以重復(fù)使用。若以此聚吡咯取代目前常用的貴金屬催化劑，將明顯降低甲醇等直接燃料電池生產(chǎn)成本和酚類廢水的降解成本，具有很好的應(yīng)用開發(fā)前景。聚吡咯的化學(xué)氧化法合成?；瘜W(xué)氧

3、化法是在一定的反應(yīng)介質(zhì)中加入特定的氧化劑，使得單體在反應(yīng)中直接生成聚合物并同時(shí)完成摻雜過程，與電化學(xué)的摻雜不同，因?yàn)槠渲屑尤肓藘煞N物質(zhì)，并且這些物質(zhì)進(jìn)入了聚合物的主鏈，對(duì)聚合物的電化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生了非常重要的影響。常用的氧化劑有(4)220，el3，202，2r207，103等。介電常選用水、乙醚、乙腈、酸溶液等。研究表明表面活性劑的加入可提高聚吡咯的導(dǎo)電性，還可增加聚吡咯的產(chǎn)量。制備過程中，除表面活性劑的加入之外，單體的濃度、氧化劑的性質(zhì)、氧化劑與單體濃度的比例、聚合溫度、聚合氣氛、摻雜劑的性質(zhì)以及摻雜程度等因素都會(huì)影響導(dǎo)電聚合物的物理和化學(xué)性質(zhì)。聚吡咯的特征導(dǎo)

4、電聚吡咯的離子交換特性電、極電位特性和穩(wěn)定性研究了PPy膜中對(duì)陰離子與溶液陰離子的交換特性，發(fā)現(xiàn)當(dāng)PPy膜中對(duì)陰離子為或或時(shí)，會(huì)發(fā)生與溶液陰離子或的自發(fā)可逆交換，并且離子交換后PPy的電子結(jié)構(gòu)和電導(dǎo)率基本不變。通過測(cè)量可見一近紅外吸收光譜和電導(dǎo)測(cè)量等手段考察了PPy在水溶液中的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)氧化摻雜態(tài)PPy在酸性溶液中穩(wěn)定；在中性和堿性溶液中，PPy鏈中的質(zhì)子酸摻雜結(jié)構(gòu)將發(fā)生去質(zhì)子化而脫摻雜；在堿性溶液中，摻雜對(duì)陰離子發(fā)生與溶液離子的交換，使電導(dǎo)率降低約四個(gè)數(shù)量級(jí)。發(fā)現(xiàn)還原后的中性PPy很不穩(wěn)定，會(huì)自發(fā)地氧化到被摻雜態(tài)。通過對(duì)PPy在水溶液中的氧化還原電位和水溶

5、液中存在的氧化還原對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位進(jìn)行比較，根據(jù)電化學(xué)原理解釋了PPy的這些穩(wěn)定性特征。發(fā)展趨勢(shì)5研究現(xiàn)狀發(fā)展趨勢(shì)：導(dǎo)電材料出現(xiàn)以后,人們開發(fā)了一系列的具有優(yōu)異性能的導(dǎo)電聚合物,對(duì)這類物質(zhì)的導(dǎo)電行為有了進(jìn)一步的了解。近年來,科研工作者又在高強(qiáng)度導(dǎo)電高分子、可加工導(dǎo)電高分子領(lǐng)域開展大量研究工作,并取得了很大的進(jìn)展。今后導(dǎo)電高分子的發(fā)展趨勢(shì)為:（1）合成具有高導(dǎo)電率及在空氣中長(zhǎng)期穩(wěn)定的導(dǎo)電聚合物,其中特別值得重視的是可加工的非電荷轉(zhuǎn)移(單組分)結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物的研究。（2）有機(jī)聚合物超導(dǎo)體的研究。（3）對(duì)有機(jī)材料電子性能的研究,另一重要目標(biāo)是開發(fā)出具有無機(jī)材料不

6、可代替的新一代功能材料。導(dǎo)電聚合物的研究使人們對(duì)有機(jī)固體的電子過程了解更加深入。今后,人們將在此基礎(chǔ)上向有機(jī)導(dǎo)電材料的各個(gè)領(lǐng)域開展新的研究,為在本世紀(jì)末或下世紀(jì)初實(shí)現(xiàn)更高密度的信息處理材料,更高效率的能量轉(zhuǎn)換和傳遞材料而努力。