聚苯胺及聚苯胺-纳米粒子复合物.pdf.pdf

ChinaChemicals聚苯胺及聚苯胺一纳米粒子复合物◆王冠瑶()导电聚合物,包括聚乙炔,聚苯胺(PANI),聚吡咯,聚噻吩等都是有机聚合物,它们往往在机械性能和加工时保留着电子的磁性和光学性能。一般这种聚合物被称作“合成金属”。自从MacDiarmidt在1985年发现聚苯胺的导电性后,聚苯胺的研究渐渐引起了大家的兴趣。因为它有着很好的绝缘性、独特的氧化可调性、良好的环境稳定性、廉价易得、易于合成并且可以应用到各个领域当中,比如,金属防腐[2],电磁屏蔽[3j,传感器I1等。尽管文献中还有一些等离子体聚合法[5】、无电镀聚合法16,z】、晶态聚合法181等制备方法,但是,聚苯胺及其衍生物通常用单体的化学氧化或者电化学氧化聚合法制得。由于聚苯胺的不溶性,使聚苯胺在应用方面存在很大阻碍,而聚合物的分散性可以解决这个难题。因此,合成聚苯胺纳米粒子复合物,一方面提高了聚苯胺的可加工性。另一方面,拓宽了应用领域,比如,化学传感器,能量转换和储存,光致发光显示器装置,微电子等方面。目前聚苯胺材料的合成和应用研究已经成为各国科学工作者关注的焦点。1聚苯胺的一般合成方法聚苯胺可方便地通过化学氧化和电化学氧化方法得到,所得产物通常都处于中间氧化态。传统的苯胺化学氧化聚合并不复杂,将氧化剂酸性水溶液加入到苯胺酸性水溶液中,氧化剂引发苯胺聚合,生成聚苯胺颗粒从溶液中析出并长大,经分离即可得到掺杂态的聚苯胺。由于反应过程放热量较大,氧化剂常常是逐渐加人(如滴加)的,一般通过这一过程可得到微米尺度的聚苯胺无规颗粒。除此之外,等离子聚合、固态聚合等方法也被用来合成聚苯胺。但在所有合成方法中,只有化学氧化聚合最为方便,适合大批量的生产。2一维聚苯胺纳米粒子近年来,对一维纳米结构聚苯胺,包括聚苯胺纳米纤维、纳米管、纳米棒、纳米线、纳米带等的合成和应用研究成为一个新的研究热点。2。1聚苯胺纳米纤维通过在化学氧化聚合体系中加入表面活性剂。或电解质[4j、液晶【5j等可得到纳米结构的聚苯胺纤维。Huang[。等人认为在传统苯胺化学氧化聚合反应中,由于掺杂态聚苯胺本身的亲水性,初期形成的聚苯胺为低聚物形态纳米纤维状,随着反应的进行,临近的苯胺分子就会包裹在这些化工文摘2008年2期低聚物形态的聚苯胺周围,演变成为较大的不规则粒子,即二次生长。因此,得到纳米纤维的关键在于如何来控制纳米纤维的长大和凝聚。他提出了界面聚合方法,将苯胺溶解在四氯化碳、二硫化碳、苯、甲苯等有机溶剂中,把氧化剂和掺杂剂溶解在水中,这样水相和油相之间就产生了个界面,亲水性聚苯胺低聚物就能迅速转入水相中,从而避免二次生长,得到30~50nm的聚苯胺纳米纤维。随后,huangt又提出了苯胺单体与氧化剂陕速混合”的聚合方法。Apstein发现利用传统方法制备聚苯胺时,当苯胺浓度足够低时,得到的也是聚苯胺纳米纤维,这一发现也间接证明了这种抑制二次生长的聚苯胺纳米纤维的机理【81,‘然而,Lit。】等通过研究发现,机械搅拌能引发聚苯胺的异相成核,进而导致无规则颗粒的生成,不搅拌则利于均相成核,得到聚苯胺纳米纤维。Zhang等则发明了“种子诱导法”合成聚苯胺纳米纤维[1o】。即只要在传统的合成聚苯胺过程中加入少量无机或者有机纳米纤维状物质,如碳纳米管、VO纳米纤维作为