聚苯胺纳米材料的制备及应用.doc

聚苯胺纳米材料的制备及应用.doc聚苯胺纳米材料的制备及应用
聚苯胺纳米材料的制备及应用
聚苯胺具有原料易得,合成简便,掺杂机理独特,优良的环境稳定性、电磁微波吸收性能、,被认为是最有希望在实际中得到应用的导电聚合物材料,在日用商品及高科技等方面有着广泛的应用前景。[1,2]因此,自MacDiarmid等发现其质子酸掺杂过程后,[3,4]聚苯胺一跃成为当今导电聚合物研究的热点和推动力之一,备受人们的关注。在这30多年期间,国内外相关学者们已对聚苯胺各方面进行了较为深入的研究。
1 聚苯胺的制备方法
聚苯胺通常由苯胺单体的化学氧化聚合或电化学氧化聚合的方法来制备,选择不同的合成方法和合成条件所得聚苯胺的微观形貌和各种物理、化学性质都有较大的差异。
化学氧化聚合
化学法制备聚苯胺一般是在酸性介质中把氧化剂直接加入到苯胺溶液中,使苯胺发生氧化聚合反应,生成粉末状的聚苯胺。苯胺的化学氧化合成法具有操作简单、反应条件容易控制等优点。研究较多的化学氧化聚合法主要有溶液聚合、乳液聚合、微乳液聚合与现场吸附聚合法等。
溶液聚合法
聚苯胺的溶液聚合是指在酸性溶液中用氧化剂使苯胺单体氧化聚合。化学氧化法能够制备大批量的聚苯胺,也是最常用的一种制备聚苯胺的方法。化学氧化法合成聚苯胺主要受到反应介质酸的种类及浓度、氧化剂的种类及浓度、单体浓度和反应温度、反应时间等因素的影响。质子酸是影响苯胺氧化聚合的重要因素,它主要起两方面的作用:提供反应介质所需的pH值和充当掺杂剂。苯胺化学氧化聚合常用的氧化剂有:H2O2、K2Cr2O8、MnO2、(NH4)2S2O8、FeCl3等。
乳液聚合法
乳液聚合有两大类型:①水包油(O/。与传统乳液聚合法相比,微乳液聚合法可大大缩短聚合时间,并且所得产物的电导率和产率均优于采用传统乳液聚合法合成的聚苯胺。
现场吸附聚合法
现场吸附聚合法也是化学氧化聚合法中的一种,它是在新配制的过硫酸铵和苯胺的酸性水溶液的混合液中浸入基体材料,使苯胺在基材的表面上直接发生氧化聚合反应,使得聚苯胺可以吸附沉积在基材的表面,形成一层致密的膜。[6]
电化学聚合法
电化学法制备聚苯胺是在含苯胺的酸性电解质溶液中,选择适当的电化学条件,使苯胺在阳极上发生氧化聚合反应,生成粘附于电极表面的聚苯胺薄膜或是沉积在电极表面的聚苯胺粉末。电化学氧化聚合的优点是聚合产物纯度高,反应条件简单且易于控制,没有氧化剂引起的污染,在电极上直接成的膜性能较好等。
2 聚苯胺的应用
聚苯胺具有许多优异的性能,如导电性、氧化还原性、电致变色性、质子交换性质以及光电转换特性等,在传感器、电致变色、抗静电、二次电池、电磁屏蔽、气体分离膜、电催化材料以及金属防腐等方面均有着广泛的应用前景。
导电性应用
聚苯胺不同于一般的导电聚合物,其导电性主要决定于两个因素:质子化