聚苯胺納米材料的制備及應(yīng)用

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1、聚苯胺納米材料的制備及應(yīng)用聚苯胺納米材料的制備及應(yīng)用　聚苯胺具有原料易得，合成簡(jiǎn)便，摻雜機(jī)理獨(dú)特，優(yōu)良的環(huán)境穩(wěn)定性、電磁微波吸收性能、電化學(xué)性能及光學(xué)性能和潛在的溶液和熔.L.融加工性能等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有希望在實(shí)際中得到應(yīng)用的導(dǎo)電聚合物材料，在日用商品及高科技等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。［1，2］因此，自MacDiarmid等發(fā)現(xiàn)其質(zhì)子酸摻雜過程后，［3，4］聚苯胺一躍成為當(dāng)今導(dǎo)電聚合物研究的熱點(diǎn)和推動(dòng)力之一，備受人們的關(guān)注。在這30多年期間，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者們已對(duì)聚苯胺各方面進(jìn)行了較為深入的研究?！?/p>

2、　1聚苯胺的制備方法　　聚苯胺通常由苯胺單體的化學(xué)氧化聚合或電化學(xué)氧化聚合的方法來制備，選擇不同的合成方法和合成條件所得聚苯胺的微觀形貌和各種物理、化學(xué)性質(zhì)都有較大的差異?！　?.1化學(xué)氧化聚合　　化學(xué)法制備聚苯胺一般是在酸性介質(zhì)中把氧化劑直接加入到苯胺溶液中，使苯胺發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，生成粉末狀的聚苯胺。苯胺的化學(xué)氧化合成法具有操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件容易控制等優(yōu)點(diǎn)。研究較多的化學(xué)氧化聚合法主要有溶液聚合、乳液聚合、微乳液聚合與現(xiàn)場(chǎng)吸附聚合法等?！　?.1.1溶液聚合法　　聚苯胺的溶液聚合是指在酸性溶液中

3、用氧化劑使苯胺單體氧化聚合。化學(xué)氧化法能夠制備大批量的聚苯胺，也是最常用的一種制備聚苯胺的方法?；瘜W(xué)氧化法合成聚苯胺主要受到反應(yīng)介質(zhì)酸的種類及濃度、氧化劑的種類及濃度、單體濃度和反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素的影響。質(zhì)子酸是影響苯胺氧化聚合的重要因素，它主要起兩方面的作用：提供反應(yīng)介質(zhì)所需的pH值和充當(dāng)摻雜劑。苯胺化學(xué)氧化聚合常用的氧化劑有：H2O2、K2Cr2O8、MnO2、（NH4）2S2O8、FeCl3等?！　?.1.2乳液聚合法　　乳液聚合有兩大類型：①水包油（O/。與傳統(tǒng)乳液聚合法相比，微乳液聚

4、合法可大大縮短聚合時(shí)間，并且所得產(chǎn)物的電導(dǎo)率和產(chǎn)率均優(yōu)于采用傳統(tǒng)乳液聚合法合成的聚苯胺。　　1.1.4現(xiàn)場(chǎng)吸附聚合法　　現(xiàn)場(chǎng)吸附聚合法也是化學(xué)氧化聚合法中的一種，它是在新配制的過硫酸銨和苯胺的酸性水溶液的混合液中浸入基體材料，使苯胺在基材的表面上直接發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，使得聚苯胺可以吸附沉積在基材的表面，形成一層致密的膜。［6］　　1.2電化學(xué)聚合法　　電化學(xué)法制備聚苯胺是在含苯胺的酸性電解質(zhì)溶液中，選擇適當(dāng)?shù)碾娀瘜W(xué)條件，使苯胺在陽極上發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，生成粘附于電極表面的聚苯胺薄膜或是沉積在電極表面

5、的聚苯胺粉末。電化學(xué)氧化聚合的優(yōu)點(diǎn)是聚合產(chǎn)物純度高，反應(yīng)條件簡(jiǎn)單且易于控制，沒有氧化劑引起的污染，在電極上直接成的膜性能較好等。　　2聚苯胺的應(yīng)用　　聚苯胺具有許多優(yōu)異的性能，如導(dǎo)電性、氧化還原性、電致變色性、質(zhì)子交換性質(zhì)以及光電轉(zhuǎn)換特性等，在傳感器、電致變色、抗靜電、二次電池、電磁屏蔽、氣體分離膜、電催化材料以及金屬防腐等方面均有著廣泛的應(yīng)用前景?！　?.1導(dǎo)電性應(yīng)用　　聚苯胺不同于一般的導(dǎo)電聚合物，其導(dǎo)電性主要決定于兩個(gè)因素：質(zhì)子化程度（摻雜率）和分子鏈的氧化還原程度。當(dāng)氧化還原程度一定時(shí)，聚苯

6、胺電導(dǎo)率與溶液pH值、溫度、水汽以及其他氣體等有關(guān)。因此，可制作對(duì)pH、溫度、濕度或者氣體敏感的傳感器，［7，8］如NH3、NO2、H2S氣體指示器及濕度傳感器等?！　?.2電化學(xué)效應(yīng)及應(yīng)用　　由于聚苯胺具有多種氧化還原態(tài)，在水和非水溶液中都呈現(xiàn)可逆的氧化還原反應(yīng)，因此具有較高的電荷存儲(chǔ)能力，可作為電池或者超級(jí)電容器的電極材料。在水溶液中聚苯胺與Zn組成的電池電位可達(dá)2V；［9］在非水溶液中聚苯胺與Li組成的電池可產(chǎn)生3～4V的電位?！　?.3防腐性能的應(yīng)用　　聚苯胺具有氧化還原活性，可.L.以與金

7、屬表面反應(yīng)生成致密的鈍化層，防止進(jìn)一步的腐蝕反應(yīng)。研究表明，聚苯胺保護(hù)膜層即使存在針孔缺陷，仍對(duì)金屬材料具有防腐作用。聚苯胺涂層這種抗點(diǎn)蝕和抗劃傷的能力是其他防腐涂層所不具備的?！　?.4其他性質(zhì)及應(yīng)用　　聚苯胺的顏色可隨著氧化態(tài)的變化而改變，而且這種顏色變化具有一定的對(duì)比度、可逆性和記憶特性，使其作為電致變色材料用于顯示器、節(jié)能窗及偽裝隱身等。聚苯胺還具有較好的電磁波吸收性能，可望用作微波吸收劑。此外，聚苯胺也可應(yīng)用于電流變、印刷電路板的制作、光學(xué)信息存貯材料及電容器等領(lǐng)域。