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以导电聚苯胺为基础材料,目前正在开发许多新技术,例如电磁屏蔽技术、抗静电技术、船舶防污技术、隐身技术、全塑金属防腐技术、太阳能电池、电致变色、传感器元件、二次电池材料、催化材料和防腐材料[3~11]。
3、聚苯胺的结构
聚苯胺有多种结构,这是由反应条件决定的,它们之间的转化关系如下[12,13]:
其中,聚苯胺最重要的存在形式是翠绿苯胺(EM,emeraldine),它具有导电性,通常可以在酸性条件下(如盐酸)通过化学氧化法制得,如果氧化剂过量,翠绿苯胺就被氧化成全氧化态聚苯胺(PNB,blueprotonatedpernigraniline),这种形态的聚苯胺可能具有导电性。
对酸性条件下的全氧化态聚苯胺进行加碱处理,就产生紫罗兰色的PB(pernigranilinebase),它不具有导电性。
如果翠绿苯胺也用碱处理一下,就会生成EB(emeraldinebase),EB是蓝色的不具有导电性。
EB和全氧化态聚苯胺都是蓝色的,但是深浅不一样。
此外,翠绿苯胺可以被还原成无色的LEB(leuoemeraldine).
以上的图包括了一系列的电子和质子的转移过程,通过电子、质子的得失,物质显示了不同的颜色。
目前为止,这个结构能解释所有已知的事实。
4、聚苯胺的主要性质
聚苯胺的特殊的结构使其具有很多特殊的性质,如导电性、光电性、电致变性、溶致变性、电催化性、溶解性,吸附性、选择透过性等[14,17]。
其中导电性是它最本质的特性。
下面就导电性、溶解性、对金属离子的吸附性[15,16]能做简单介绍。
1 导电性
聚苯胺的电子传导方式主要包括链内部传递和链间传递俩种[12,13]。
在聚合物中,共轭程度越高,越有利于连内电子的传递;
另一方面,聚合物的链间距离较小,链间的作用力也增强,电子在链间的传导也增强。
为了增强导电能力,常常在聚苯胺中掺杂质子(如盐酸)。
聚苯胺(EM)质子化可导电,导电性因吸附于质子化氮上的阴离子种类发生变化,但差别不大。
同时,因阴离子会被水溶剂化而离去,所以聚苯胺导电性并不稳定。
2 溶解性
聚苯胺的链刚性结构使其表现出难溶性(耐溶剂性),几乎不溶于发烟硫酸(oleum)、甲酸(formicacid)、1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、水、氨水等[18]。
烷基或烷氧基取代聚苯胺的溶解性能与聚苯胺相比有较大改善,能溶于多种有机溶剂。
目前,在聚苯胺分子链上引入易溶于水的磺酸基是实现水溶性导电聚合物的最有效的办法。
此外,纳米化的该类聚合物溶解性较好,如:
盐酸掺杂的纳米结构聚苯胺能很好的溶解在NMP和甲酸中,大部分溶解在DMSO(二甲基亚砜)和DMF(N,N-二甲基酰胺)中。
下表是本征态聚苯胺在不同溶剂中的溶解性[18]。
由表1可知,本征态PAn的最好溶剂是NMP,HCl掺杂氧化聚合和DBSA掺杂乳液聚合本征态PAn在NMP中的溶解率分别达85.1%和93.4%,因此可以认为NMP是PAn的良溶剂。
聚合物和溶剂互溶的第一个必要条件是聚合物的溶度参数与溶剂的溶度参数相差不能太大,但这个必要条件不充分,只有当氢键的程度大致相等时,才发生互溶”。
3 对离子的吸附性能
聚苯胺分子中含有大量氨基和亚氨基功能基团,它们可以通过络合作用或氧化还原作用吸附重金属离子,同时,聚苯胺吸附剂对部分金属离子还具有离子交换功能,加之聚苯胺的很好的耐溶剂性,能适应各种复杂吸附环境。
对多种金属离子具有高效吸附,包括Au离子、Ag离子、Cr(+6)离子、Cu离子等[19~22]。
也有题组研究了对SO42-吸附效果良好。
它的优点a.吸附百率高b.吸附平衡时间短c.吸附性能随温度升高而增加d.吸附性能对pH敏感e.易解析且富集倍数高,为污水治理开辟了一条新的道路。
5、聚苯胺的导电机理
聚苯胺导电模型讨论最多的主要有定态间电子跃迁-质子交换助于电子导电模型(PEACE)、颗粒金属岛理论(GranularMetalIslandModel)和极子与双极子相互转化模型。
以下对这三种模型作简要介绍。
①定态间电子跃迁-质子交换助于电子导电模型[23]
定态间电子跃迁-质子交换助于电子导电模型(PEACE)是根据水的存在有利于聚苯胺导电的实验事实。
真空干燥后,聚苯胺的电导率随吸水率的升高而增加。
把干燥的聚苯胺置于一定的蒸汽压下,电导率随放置时间的增长而增加,经过24h后变化不大;
核磁共振(NMR)的研究表明聚苯胺中有两种类型的质子存在。
当把聚苯胺减压抽真空时,游离水的信号迅速下降,但加入重水,信号又显著增强,表明水分子在游离相和固定相之间存在交换作用。
我国学者王利祥、王佛松等人认为:
聚苯胺的导电过程是通过电子跃迁来实现的,即电子从还原单元迁移到氧化单元上,而电子发生跃迁的基本前提是水在单元之间交换,改变热力学状态。
然而,这一模型只考虑到双极化子态,不适用于高掺杂时所形成的“极化子晶格”,显然有些不够完善。
②颗粒金属岛理论[24,25]
颗粒金属岛理论是从研究材料的宏观性能出发,是目前解释聚苯胺的导电、介电等机理最为常用的一种理论,该模型的提出是基于以下事实:
(1)掺杂态的聚苯胺电导率和温度的关系符合:
也就是说服从金属颗粒分布于绝缘介质情况下的电导率-温度曲线;
(2)中等掺杂程度的聚苯胺磁化率随掺杂率的升高而线性增加,这种现象被认为是不均匀掺杂所引起的“金属区”和“非金属区”彼此分离的结果,并且发现当掺杂率为30%时发生了突变,这个突变点被认为是金属岛含量的渗漏阈值。
金属岛理论认为:
随着质子化掺杂程度的提高,聚苯胺分成导电相和绝缘相,导电相颗粒之间通过电荷能量限制隧道效应来实现导电,绝缘相是由材料的缺陷、链段、链接和过渡掺杂态区等构成。
这一模型充分考虑了导电高分子各向异性及内部不均匀性,认为整个导电体系由金属区及周围绝缘区所组成,宏观电导率与链间电导率有关。
③极子和双极化子相互转化模型
聚苯胺的导电机理可以用极子和双极化子相互转化来解释。
极子、极化子和孤子来自不同的简并态。
它们的物理实质都是能隙间的定域态,极子是孤子形成的稳定形式,孤子是生成聚苯胺载流子的最基本单元。
聚乙炔基态结构是简并态,共扼缺陷在主链上迁移并不需要克服一定的能量势垒,故又被称为“孤子”。
而聚苯胺具有非简并基态,在其主链形成共扼缺陷不再是孤子而是极化子。
在聚吡咯电化学氧化和氧化掺杂时,观察到极化子形成,当掺杂浓度较高时,形成载流子以双极化子为主。
极子、双极化子和孤子的结构如图1.2所示。
王惠忠[26]等人认为对于结构A,醌环两端氮原子的质子化几乎同步。
即得到双极化子结构B。
它满足Peierls相变条件,链体系是稳定的,因此在掺杂态聚苯胺体系内,B结构以其分子链广泛存在,成为体系绝缘相主体,即可视为所谓金属岛模型中的“绝缘海”。
然而就其局部而言,由于正电荷排斥作用及酸性介质环境,又使结构B不稳定容易分裂成单极化子结构E,即所谓嵌入“绝缘海”中的“金属岛”,结构B与E之间通过结构D相连,在一定酸度下,各种结构形成如图1.3的平衡。
在导电过程中,苯型双极化子D起着特殊的作用,实际上视为结构B或E的段端缺陷,随着热振动和质子化,结构D不断地生成和消失,同时造成电荷的链间传递,使电荷绕过绝缘段,实现导电通路。
6、聚苯胺的掺杂
掺杂的概念来源于半导体化学,但是半导体的掺杂与导电高分子中的掺杂是不同的:
半导体中加入少量掺杂剂,一般只有万分之几,而导电高分子中掺杂剂量是很大的,有的甚至可以达到50%;
其次,无机半导体的掺杂是原子的替代,但在导电聚合物中,掺杂是氧化还原过程,实际上其掺杂是电荷的转移;
第三,导电高分子的掺杂存在脱掺杂过程,这也是导电高分子稳定性不好的原因。
聚苯胺可以用多种方法进行掺杂而得到导电聚苯胺,如用质子酸掺杂法、化学氧化法、电化学法、光诱导法以及离子注入等掺杂方法。
用质子酸掺杂是最简单、方便、实用的方法,掺杂后性能比较好。
聚苯胺的-N=和-NH-基团都可与质子酸反应生成亚胺盐和胺盐,但只有在亚胺氮原子-N=上的掺杂反应对导电性才有贡献。
两种N原子都存在的情况下,亚胺氮原子优先质子化;
若聚苯胺处于PNB态或LEB态,是不能进行掺杂反应的。
7、聚苯胺的聚合机理
苯胺化学氧化聚合反应机理一直是科学家们研究热点之一,目前最为人们接受的是阳离子自由基聚合机理[27]。
聚合反应可分为链引发、链增长和链终止。
令人惊奇的是导电聚苯胺的链增长有大于95%是以头头尾尾相结合方式进行。
JaroslavStejskal提出提出苯胺聚合反应基于以下俩点[12,13]:
1)含吩嗪结构的低聚物作为聚合物链增长的引发基团。
实验上已经证实了氧化反应初期阶段,(诱导阶段inductionperiod),吩嗪结构确实存在。
2)第二个影响聚合的主要因素是反应介质的酸性。
在不同的酸性条件下,低聚物、苯胺单体、聚合物中-N=和-NH-的质子化程度不同,质子化的物质和未质子化的物质参与反应的过程不同,产物也不同。
下面就这俩点详细说明。
1 吩嗪结构(链的引发基团)的形成
目前被实验证实的观点是,苯胺分子首先被氧化成阳离子自由基C6H5NH2+,由于苯胺阳离子不易被继续氧化,所以提出聚合反应之前形成了吩嗪结构的低聚物。
一个中性苯胺分子上苯环的邻位或对位的氢被另一个苯胺分子取代就形成了苯胺的二聚物。
这是由于氨基取代苯环上的氢,产生推电子效应,使得苯环邻对位上的电子云的密度升高,间位的电子云密度降低,所以,亲电取代反应更容易发生在邻位和对位上,间位的取代不会发生。
邻位和对位相比,邻位更容易发生亲电取代,因为苯环上有俩个邻位,一个对位。
苯胺低聚物的进一步氧化就会生成含吩嗪的杂环结构,吩嗪杂环的是具有芳香性的结构能降低了分子的能量,使之更稳定的存在,并且反应介质的酸性越强,环化反应越容易进行,越是采取邻位取代的低聚物,越容易生成杂环,这一点事已被共识。
实验已经证实在反应的初期阶段吩嗪确实存在,可见光波长为450~600处有一个宽的吸收峰,正好与吩嗪结构相对应。
另外,通过FTIR光谱分析,吩嗪杂环在氧化初期的含量比反应结束的时候的含量要高,这就意味着,吩嗪结构在氧化过程中会水解。
但是,吩嗪杂环的形成是下一步聚合反应发生的前提。
2 不同酸性条件下苯胺的氧化反应
苯胺单体呈现弱碱性,pKa=4.6,大多数的苯胺单体在pH<
4时就被质子化了。
低聚物和高聚物的pKa值与苯胺单体接近,也呈现弱碱性。
高分子聚合物中含有许多亚胺基团(—NH—),在pH约为2时会被质子化,而吩嗪在更低的pH值下(pH<
1)才被质子化。
由此,我们需要认识一个很重要的问题,质子化的苯胺和未被质子化的苯胺参与不同的反应。
和未被质子化的苯胺比,质子化苯胺由于氧化电位较高,很难被氧化。
所以链增长过程,是先氧化中性苯胺,由于脱除了2个氢原子,反应体系的酸性增强,刚开始未被质子化的苯胺慢慢被质子化,氧化反应的机理也在改变。
所以说苯胺的氧化过程是个复杂的、动态的、变化的过程。
下面分析在不同的酸性条件下苯胺的氧化过程。
a.pH>
4时
苯胺单体是中性分子,没有被质子化。
氧化反应使苯胺单体之间发生邻对位亲电取代反应,产生了苯胺低聚物,这些低聚物一般包含十多个基本单元,偶尔也会含有吩嗪基团。
氧化反应的过程发生在均相介质中,生成的产物是不溶的,所以稍后会产生沉淀,棕色,无导电性。
在这种酸性条件下,仅仅生成了低聚物,链的增长的聚合反应并没有发生。
b.pH=2.5~4之间
在这个酸性区间,大多数的苯胺分子质子化形成苯胺阳离子,相应的,未被质子化的苯胺的数量减少。
由于未被质子化的苯胺浓度降低,苯胺阳离子的数量的几句增加,导致中性苯胺分子的氧化速率与前一阶段相比大大降低,生成的低聚物的链长变得更短,只含有几个基本单元,但是,吩嗪基团的含量增高了,因为酸性的降低有利于环化反应。
苯胺阳离子的高的氧化电位使它仍不被氧化,高分子的聚合反应仍旧没有。
在这个反应阶段,体系的酸性不断增强,但几乎不产生热量,被称为诱导期。
c.pH<
2.5时
上一步的诱导过程,生成短链的含吩嗪杂环的结构,尽管速度缓慢,但它的形成非常重要,它会作为以后链增长的“起始中心”。
由此中心形成头头尾尾相结合的规则的链,含有几百到上千个基本单元。
此过程,苯胺阳离子参与了聚合过程。
聚合产物电导率达10S/cm,并呈现一定的颜色。
氧化的过程发生在多相媒介,过程中有自催化现象,即,刚开始少量的聚苯胺的形成有助于加快后续聚合反应的速率,这是因为聚苯胺的导电性使电子更好的传递,氧化剂和单体的反应速率随之提高。
下图是苯胺在不同的pH值下的氧化。
当一种反应物或两种反应物消耗完时,意味着聚合反应的结束,表现在pH上呈现最低点,温度基本保持不变(如下图所示)。
聚苯胺的结构取决于哪一种反应物过量。
若是氧化剂过量,聚苯胺是全氧化态,蓝色。
若是苯胺过量的的条件下,全氧化态聚苯胺被还原为半氧化态翠绿苯胺(EM),体系的颜色从蓝色变为绿色意味着全氧化态聚苯胺转变为翠绿苯胺。
EM的环境稳定性和热稳定性最好。
还有些学者认为反应中心基团的水解(吩嗪的水解)是链停止增长的原因,因为发现了温度降低链长变长,分子量变大,这与低温不利于吩嗪的水解正好相对应。
8、聚苯胺的性能及应用
在现实应用中,导电高分子聚合物由于其具有良好的导电性,可以在一定程度上在不同的应用场合替代金属,并且聚苯胺因其独特的掺杂机制、良好的环境稳定性、成本低、合成方便等优点,在电磁屏蔽材料、防静电涂料、化学传感器、二次电池、电致变色元件、气体分离膜、防腐材料等领域有着广泛应用前景。
1 高效吸附剂
在研究聚苯胺及其复合物对有害金属各项吸附性能的基础上,针对其吸附下限浓度低和可循环使用等性能特点,人们对吸附剂的应用也进行了深入的探索。
首先可以用来对废水的达标处理。
在聚苯胺颗粒吸附放射性Ru的研究中,Ru3+去除率高达95%,富集倍数达到了50倍[28],同时废水中含有的Ce、Zr、Nb、Sb等放射性元素也一定程度上被一并吸附。
又如在吸附Hg2+和CH3Hg2+的研究中,结果发现Hg和cH3Hg+的吸附率均高于95%[15]。
其次,可以用来对待测试样富集处理。
使用聚苯胺颗粒装填的吸附柱对1200ml含有100ngHg2+的水溶液进行动态吸附,再使用10ml0.08mol/LHCI和0.026mol/L硫脲混合洗提液对吸附柱进行解吸。
在此吸附与解吸过程中汞的损失量小于2%,对汞离子的富集倍数达到了120倍[15]。
2 电磁屏蔽材料及防静电涂料
目前,聚苯胺的可加工性能得到突破,以聚苯胺为基的各种防静电涂料及电磁屏蔽材料也纷纷问世。
常规的电磁屏蔽(EMI)材料一般为碳黑、炭纤维、金属网或含大量金属填料的有机涂料。
导电高聚物聚苯胺具有比重轻、电磁参数可调、稳定性好等优点[29,30]
,并在绝缘体、半导体和导体范围内变化,他们能够反射或吸收一定频率的电磁波,这一特性可用于电磁屏蔽。
在实际应用中为避免静电效应发生,大部分绝缘体包括皮革制品和塑料,有必要进行防静电处理,提高它们的导电性能,从而使产生的静电荷能够以平和的方式得以消除或者根本不产生。
对于防静电涂料的应用,美国的UNIX公司用有机磺酸掺杂的聚苯胺和商用高聚物混和,制造出了各种颜色的抗静电地板;
日本制备出透明聚苯胺抗静电涂层,并用于4M软盘上;
AlliedSignal公司采用有机磷酸酯作掺杂剂也得到了这种产品。
3 化学传感器
聚苯胺在室温下就可以与许多化学物种进行反应,通过掺杂和解掺杂作用实现绝缘体和导体之间的转变[31]。
一个最简单的传感器通常由一对电极和沉积在绝缘体基体上的导电聚合物组成。
在电路中通以恒电流,可以通过测量两个电极间的电势差来反映导电聚合物膜电阻变化,从而确定检测物质的种类和浓度。
聚苯胺纳米线具有开放多孔性结构,可提高气体的接触面积,有利于气体渗入。
4 二次电池
以聚苯胺为代表的导电聚合物,较多地用于锂二次电池的正极材料。
其原理主要是利用导电聚合物在电极反应过程中掺杂—脱掺杂的可逆过程来实现氧化—还原反应,完成电池的充放电过程。
朱嫦娥[32]等人用导电炭黑吸附聚合工艺,以FeCl3为氧化剂,在2mol/mL盐酸环境中加入9%的炭黑,使每粒炭黑吸附所引起的局部较高浓度苯胺不受外界干扰,利于链的增长,在氮气气氛中反应3h制备了聚苯胺/炭黑导电复合材料,电导率达到10.05S/cm,将此材料做正极、锂片做负极、LiPF6⁄EC-DMC-EMC电解质组成扣式二次电池。
室温下,充放电电流均为0.2mA,工作电压为2.0V~3.8V,首次循环具有较高的放电容量,以聚苯胺计可达37.2mAh/g。
5 电致变色元件
电致变色是指材料的光学特性在外加电场作用下产生可变化的现象,Keneko[33]等在酸性条件下,制得聚苯胺薄膜表现出可逆的电致变色性能,当循环电位在-0.7V~0.6V之间变化时,聚苯胺颜色变化为亮黄色—绿色—暗蓝色—黑色。
利用聚苯胺这种特性,应用于智能窗和军事伪装隐身技术方面将有很大发展。
6 气体分离膜[34]
根据气体分子在聚合物膜内扩散系数和溶解系数不同,气体分离膜能有选择性地分离混合气体。
与传统的吸附冷冻、冷凝分离等方法相比,膜分离气体技术具有高效、环保、节能等优点,并且具有潜在经济效益。
并且气体分离膜技术已在工业领域取得一定的应用,通过改变掺杂剂的种类和浓度,可控制聚苯胺膜对气体透过率和离子透过率或分子尺寸的选择性。
7 防腐材料
聚苯胺通过与氧的可逆氧化还原反应切断金属与氧的直接联系使得在金属和聚苯胺膜界面处形成一层致密的金属氧化膜,使得该金属的电极电位处于钝化区,得到保护。
聚苯胺对金属的钝化作用主要是起到了阳极保护作用。
Venkatachari等[35]研究了电化学法合成的聚苯胺在铝合金2024T6材料上的防腐蚀行为,并利用电化学阻抗谱图和塔非尔曲线分析其防腐蚀性能。
9、聚苯胺的合成及研究进展
聚苯胺最常见的合成方法是通过在酸性溶液中,对苯胺单体进行化学或电化学氧化聚合而成的。
目前已有一系列的聚合技术得到发展,主要有电化学法和化学法这两大类。
1 电化学法
电化学聚合法是制备聚苯胺的传统方法,通过控制电化学聚合条件在苯胺酸性水溶液中可以制备纳米结构聚苯胺。
电化学聚合法使苯胺在阳极上发生氧化聚合反应,在电极表面反应并直接生成聚合物。
电化学聚合反应条件温和且易于控制,得到的聚苯胺纯度高,且电化学聚合和电化学掺杂可一步完成。
目前用于电化学合成聚苯胺的方法主要有:
动电位扫描法、恒电流法、恒电位聚合、脉冲极化法等。
影响苯胺电化学聚合的主要因素是电解质溶液的pH值、电极材料、苯胺单体浓度和阴离子种类等。
但电化学法产率低,只适宜于合成小批量的聚苯胺。
2 化学法
a.微乳液聚合法
乳液聚合法由于其体系粘度低、易散热、反应快、所得聚合物相对分子质量高、尤其对聚苯胺而言可实现原位掺杂而使产物具有导电率高、易溶、易熔等许多优点,引起了人们的广泛关注。
近年来乳液技术的不断发展和完善以及微乳液技术的出现,给聚合物纳米粒子的制备提供了有效的方法。
最近国内的马利[36]等人运用微乳液聚合技术制得了导电聚苯胺纳米粒子。
其先将十二烷基苯磺酸(DBSA)、水、苯胺(An)、正丁醇按一定的比例混合并剧烈搅拌,制得高度透明的无色微乳液,然后把配制好的过硫酸铵(APS)溶液缓慢滴加到微乳液中,滴加完毕并聚合一段时间后,加入过量的乙醇破乳,抽滤后用蒸馏水、乙醇反复清洗,滤饼在60℃下真空干燥24h,烘干后用研钵仔细研磨进行测试。
在DBSA和An的摩尔比为1.25时,聚苯胺电导率达到一个最大值100S/m。
此人在后来研究中将磺基水杨酸(SSA)溶解于反应器中,然后向体系中以SSA与An单体摩
尔比为1.5﹕1.0的比例,依次滴加An单体和APS溶液,在20℃下,反应10h,洗涤、抽滤、烘干、研磨后制得SSA掺杂的聚苯胺粉末,其电导率达12.5S/cm[36]。
此法制备出的聚苯胺,其粒径比用常规乳液法制备的聚苯胺要小得多。
但经破乳、真空干燥后聚苯胺粒子有一定程度的团聚,这种团聚会对电导率产生不利的影响。
为此研究新型微乳化聚合体系,有效地降低体系中的团聚是急需解决的新研究课题。
b.模板浸渍法
近年来用具有纳米孔洞的模板(多孔阳极氧化铝、多孔硅以及聚碳酸脂膜)制备的纳米有序阵列复合结构已在润滑、微电极、单电子器件、传感器、垂直磁记录、场致电子发射等方面显示了诱人的应用前景[37~39]。
利用模板法制备纳米结构导电聚合物材料的电导率比常规法得到的粉体或薄膜结构的同类材料高几个数量级[40~41]。
陈新华等人利用模板浸渍法制备了准一维聚苯胺纳米管阵列[42]。
先在本征态聚苯胺中,加入N-甲基吡咯烷酮(NMP),使用磁力搅拌,油浴中缓慢升温至60℃并保温持续6h静置、抽滤。
其次把孔径约200nm的多孔阳极氧化铝(PAA)模板,先用二次去离子水冲洗,再用无水乙醇冲洗,然后丙酮清洗,每次清洗后都要进行超声30min的震荡,取出后氮气吹干备用。
最后在本征态聚苯胺的NMP溶液中浸渍,取出后在红外灯下干燥,然后再浸渍-干燥若干次,所得样品在红外灯下充分干燥。
将所得聚苯胺NTs/PAA复合膜粘在铜导电胶上,在NaOH溶液中除去PAA模板,即得到聚苯胺纳米管(聚苯胺NTs)阵列。
聚苯胺NTs仍然保持PAA模板的高度取向,表面仅出现的少量散乱的纤维,是由于聚苯胺/PAA在NaOH中溶解PAA模板所造成的[43]。
硬模板法可使聚苯胺NTs的结构均匀一致,排列高度有序,其直径和长度易于控制,重复性好,成本低,可实现大面积生长,无疑对导电聚合物性质的研究和实际应用非常有利。
同硬模板法相比,软模板法一般采用掺杂剂与苯胺形成的类表面活性剂或直接使用表面活性剂在溶液中自组装形成的微形貌作为软模板。
侯健[44]等人在十二烷基麦芽糖(DM)存在条件下,将不同酸度的水溶液中加入苯胺,静置30min。
充分溶解后加入APS。
室温静置12h得到相应沉淀;
抽滤,先用去离子水洗至中性并除去多余离子,再用甲醇、丙酮洗至滤液无色,产物在60℃下真空干燥24h。
与硬模板法相比该方法更为简单,有利于大规模生产。
同时DM的应用使得制备一维纳米材料可以满足诸如生物传感器等领域对于材料制备过程中生物兼容性的要求,将拓展导电聚苯胺纳米线应用范围。
但该方法所得到线形材料的规整性与硬模板法相比仍需进一步改善。
c.界面聚合法
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- 苯胺 综述