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聚苯胺纳米材料的合成与应用材料与结构李程钚「,黄文君彝—.青岛科技大学环境与安全工程学院,山东青岛泄蒲г汉Q笱芯克蕉摘要:详细介绍了聚苯胺纳米材料的结构和各种合成方法,并进行了分类,如化学氧化聚合法、电化学聚合法、辐射合成法、声化学聚合法、物理聚合法和酶催化聚合法等。分析了各种合成方法的起源、发展以及最新的研究成果。总结了不同制备方法的优点和不足。综述了聚苯胺纳米材料在传感器、电磁屏蔽和金属防腐等领域的应用。同时,对聚苯胺合成研究的发展方向进行了展望:常用的化学氧化合成法虽能通过控制反应条件,合成多种具有独特形貌的聚苯胺纳米材料,但产量较小,不利于其应用性能研究。因此,优化化学氧化聚合法的反应条件,使其能够大规模生产具有特定形貌的聚苯胺纳米材料必将成为研究热点。关键词:纳米材料;导电高分子;聚苯胺;化学氧化聚合法;电化学聚合法;模板法中图分类号:文献标识码:恼卤嗪牛卜—一,琖口珽粒瓺押阯砣癊行畆趃,間凇6觟御掰陏琒苀已以行珸超鏒,吼竲行弧辍熬軩,仅谕趏,吼芇辒跏琒￡,行鏾痡..通信作者:杨小刚.:甤簄疍,谛小R裐已,’衖薩行;:,,—,...,广—.籧—;;:;收藕日期:基金项目:国家科技支撑计划课题泄蒲г褐J洞葱鹿こ讨匾7较蛳钅籝.。诳.
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ㄐ罡无模板法≤萎蓁茎垂三么囊霎茎萋蓁茎喜篡薹瓣蒸法暌黧心燃哉心蓖避泸吐㈤蛞籒细蕖蛞籒◇吖玲Ⅸ弘专哉心邸/模板法《篡芸抛黯镞还原氧化聚苯胺的结构聚苯胺合成方法引言极具应用前景的崭新领域——功能高分子材料。为,紫外辐射浍遘翌竺鉴:警。⑿【酆戏辐射合成法∈一湎叻浞ń玑怠┌伞W栊世纪年代末期,首次发现了导电聚合物聚乙炔,打破了聚合物都是绝缘体的传统观念。这是一次具有划时代意义的事件,开辟了一个了表彰导电高聚物学科的开创者,。在众多导电聚合物材料中,聚苯胺因其原料易得、制备过程简单、易制备不同形貌的纳米级产物,并具有掺杂/解掺杂过程可逆、导电性能良好、电化学性质稳定和环境稳定性好等优点,成为目前最受关注的导电聚合物之一。随着对聚苯胺纳米材料制备及性能研究的逐步深入,科研人员研发出许多可控制产物形貌的合成方法,并制得了多种具有特殊二维和三维形貌的聚苯胺纳米材料。本文概述了近年来聚苯胺制备方法的研究现状,重点分析了聚苯胺纳米材料的合成方法,介绍了聚苯胺在传感器、电磁屏蔽和金属防腐等领域的应用。,并认为无论用化学氧化法还是电化学方法合成的导电聚苯胺均对应于理想模型的王佛松等人ü治鼍郾桨返腎屠谱,确认了醌环的存在并证明了苯、醌环的比例为同时,,将聚苯胺的结构概括为其中:硎揪郾桨返难趸潭取5眣时,对应于还原态聚苯胺,坏保杂τ谘趸郾桨,。显然,时苯、醌环的比例为,与式嗤D壳埃庖焕砺垡驯还惴认可。常见的聚苯胺合成方法有化学氧化聚合法、电化学聚合法、辐射合成法、声化学聚合法、物理聚合法和酶催化聚合法等。根据合成反应的类型和反应条件的不同,可将其如图掷唷化学氧化聚合法自组装法產,是化学氧化聚合法中应用最为广泛的聚苯胺合成方法之一。合成过程不需要模板,因此不涉及移除模板步骤。但反应中常加入表面活性剂,如两亲性丁烷磺酸褪基苯磺酸取7从介质多为盐酸、硫酸、磷酸或醋酸等酸性水溶液,程等:聚苯胺纳米材料的合成与应用自组装法微纳电子技术第卷第李年晶种聚合胺成方法、分散聚合图郾桨泛铣煞椒.。聚若口
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状‘ⅰ熬栈ā弊础ⅰ暗す弊础、“脑”状㈨和常以过硫酸铵⒐蛩峒或三氯化铁为氧化剂。反应完成后经过滤、洗涤和干燥,即可得到产物。其优点是合成方法简单、反应条件便于控制、苯胺聚合与掺杂过程同时进行且无需移除模板。采用自组装法合成聚苯胺时,以Q趸剂,在橹手校团ǘ鹊谋桨酚欣凇鞍糇础聚苯胺的生成,而较高浓度的苯胺有利于“片状”产物的生成煌ü刂票桨泛脱嗡岬呐ǘ缺龋以制得形貌规整的“纤维状”聚苯胺纳米材料。而以,氧化苯胺时,在琀:。,琍或介质中,均可得到直径较小的聚苯胺纳米纤维4送猓叩馑琁具有强氧化性,也可用于苯胺氧化,制得的聚苯胺纳米材料导电率可达痗。另外,通过自组装法还可以制得“立体”形貌的聚苯胺纳米材料,如“向日葵”“箱”型的聚苯胺纳米材料。.缑婢酆戏年,。界面聚合—谩坝停苯缑娼ū桨酚氧化剂分离,二者在相界面接触并发生氧化反应。反应前,苯胺单体溶解于有机相中鏑。,胶图妆降,氧化剂和掺杂酸纾篐,虷:。等芙庥谒嘀校从龇⑸在两相界面处。随着反应的进行,在相界面处,反应物浓度不断降低,促使未反应的苯胺和氧化剂由于浓度差而不断扩散至相界面,从而保证反应的连续进行,直至反应物消耗完毕。反应生成的聚苯胺由于在有机溶剂和水中的溶解度差异,不断向水