聚苯胺的合成、表征及气敏性能研究

用化学氧化聚合法,以苯胺(An)为单体,过硫酸铵(APS)为氧化剂,控制反应温度,在酸性介质(无机酸和有机酸)中合成聚苯胺(PAn).用傅里叶红外光谱(FTIR)和紫外可见光光谱(UV-Vis)对聚苯胺掺杂前后结构的变化进行了测试,讨论了酸掺杂对聚合产物结构的影响,结果表明电子的离域使聚苯胺主链结构经质子酸掺杂后形成了共轭结构.常温下,通过聚苯胺的气敏性能测试,得知有机酸掺杂的聚苯胺的气敏性能更好,其中用磺基水杨酸掺杂的聚苯胺对1000 ppm氨气的灵敏度最高,达到了14.8580,具有实际应用价值.最后初步探讨了聚苯胺的气敏机理.     

有机磺酸掺杂聚苯胺的气敏性能

采用化学氧化聚合法,以苯胺为单体,过硫酸铵为氧化剂,在不同的酸性介质中合成了聚苯胺(PAn),采用傅里叶红外光谱和TG-DTA技术埘聚苯胺掺杂前后的结构变化和热稳定性进行了分析,结果表明,掺杂剂的加入降低了聚苯胺分了链的分解温度,与HCl掺杂相比,有机磺酸掺杂的聚苯胺具有更好的热稳定性.研究了不同质子酸掺杂对聚苯胺气敏性能的影响,结果表明有机磺酸掺杂的聚苯胺比PAn-HCI对目标气体具有更好的灵敏性,其中结果最好的PAn-SSA在室温下对1000×10-0NH3的灵敏度达到了15.47,而且响应时间小于20 s,恢复时间小于2 min,响应恢复性能良好.测试了不同酸掺杂聚苯胺灵敏度的长期稳定性,结合TG-DTA的分析结果,说明与PAn-HCI相比,有机磺酸掺杂的聚苯胺具有更好的环境稳定性.     

聚苯胺的合成及其光谱特性

:采用化学氧化聚合法 ,以苯胺为单体 ,过硫酸铵 (APS)为氧化剂 ,在酸性介质中合成聚苯胺(PAn) ,聚合物的比浓粘度 (ηSP) C=0 .1=1 d L/ g,酸掺杂后电导率 (σ)为 1 0 0 S/ cm。讨论了单体与氧化剂的比例、反应体系的温度以及聚合反应的时间对聚合产物的影响。采用傅里叶红外光谱 (FTIR)和紫外可见光光谱 (UV- Vis)对聚苯胺掺杂前后结构的变化 ,表明聚苯胺主链结构经质子酸掺杂后由于电子的离域形成了共轭结构 ,从而使聚苯胺有良好的导电性能。     

有机酸掺杂聚苯胺的制备及其结构分析

研究了用十二烷基苯磺酸（DBSA）、磺基水杨酸（SSA）、对氨基苯磺酸（ABSA）和柠檬酸（CA）4种有机酸作掺杂剂制备掺杂态聚苯胺DBSA-PANI、SSA-PANI、ABSA-PANI、CA-PANI的工艺,并制备了样品。经FT-IR和SEM分析表明：4种酸均具有掺杂态聚苯胺的特征吸收峰,其中DBSA-PANI和SSA-PANI的掺杂峰更明显;而ABSA和CA掺杂后的聚苯胺为微纳米粒子结构。大尺寸的有机酸离子掺杂在聚苯胺的链间,可更有效地减弱分子间的相互作用使聚苯胺溶解性提高,导电性增加。样品导电性能最好的是磺基水杨酸掺杂的聚苯胺,电导率接近1 S/cm。     

有机/无机酸复合掺杂导电聚苯胺的合成及性能研究

采用化学氧化聚合法以苯胺为单体,过硫酸胺为氧化剂,在有机/无机混合酸的水溶液中合成导电聚苯胺.考察了有机/无机混合酸对聚苯胺性能的影响,并通过四探针、差热分析、红外光谱及拉曼光谱研究聚苯胺掺杂前后结构的变化.结果表明,当聚合温度为20℃、磺基水杨酸和硫酸的摩尔浓度比为0.25:1时,掺杂态聚苯胺电导率和溶解度达到最大值;其中电导率可达13.5 S·cm~(-1),在氮甲基吡咯烷酮(NMP)中溶解度可达85%.差热分析表明,有机/无机酸复合掺杂聚苯胺热稳定性较单一酸掺杂聚苯胺热稳定性有很大的提高;红外光谱和拉曼光谱表明;掺杂后聚苯胺具有导电性是因为其分子链上电荷离域形成了共轭结构.     

不同酸掺杂聚苯胺炭化产物的制备及其电化学性能

以苯胺为单体,过硫酸铵为氧化剂,草酸、柠檬酸、酒石酸、硫酸为掺杂酸,通过快速均相氧化聚合法制得微纳结构聚苯胺前驱体,在氮气保护下进行高温处理获得炭化产物。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、等温氮气吸脱附测试对材料进行物相组成及微观结构表征,通过循环伏安、恒流充放电对聚苯胺炭化产物进行电化学性能测试。结果表明,聚苯胺的炭化收率约为40%,炭化产物为无定型炭材料,含有丰富的氮氧元素,在2 mol×L~(-1) H2SO4电解液中具有典型的双电层电容特性。其中柠檬酸掺杂聚苯胺炭化产物的比表面积最高(1 532 m~2×g~(-1));酒石酸掺杂聚苯胺炭化产物的比电容最大(141F×g~(-1),5 mV×s~(-1)),经恒流充放电3 000次循环后的电容保持率最佳(约70%)。通过探讨掺杂酸对聚苯胺炭化产物的影响,认为掺杂酸可调控聚苯胺炭化产物的微观形貌、孔径分布、氮氧含量、电化学性能,为制备以聚苯胺为前驱体的氮氧共掺杂炭材料提供了新的研究思路。     

掺杂态聚苯胺的制备与表征

以本征态聚苯胺为原料,以盐酸、硫酸、5-磺基水杨酸、对甲苯磺酸和十二烷基苯磺酸为掺杂酸,制备出盐酸掺杂聚苯胺、硫酸掺杂聚苯胺、5-磺基水杨酸掺杂聚苯胺、对甲苯磺酸掺杂聚苯胺和十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺。对掺杂态聚苯胺的结构、电导率、溶解性和热稳定性进行测试,分析了掺杂酸对本征态聚苯胺的结构与性能的影响。     

导电聚苯胺的合成与表征

采用微乳液聚合法,以苯胺为单体、十二烷基苯磺酸(DBSA)/盐酸(HCl)复合酸掺杂制备了导电聚苯胺,通过红外光谱对其结构进行了表征,考察了合成工艺条件对聚苯胺导电性能的影响,探讨了有机无机复合酸体系对聚苯胺热稳定性的影响。在复合酸十二烷基苯磺酸与盐酸物质的量比为3∶2、复合酸与单体物质的量比为2.0∶1、聚合温度为20℃、聚合时间为10h的优化条件下,所得到的掺杂态聚苯胺导电性能最佳。适当配比的有机无机复合酸掺杂后,导电聚苯胺的热稳定性显著提高。     

共轭聚合物膜的渗透汽化性能及应用

论述了大π键共轭聚合物膜的渗透汽化性能和应用，讨论了掺杂和去掺杂态聚苯胺膜、聚(3-甲基噻吩)和聚(N-甲基吡咯)膜对水、甲酸、乙酸、丙酸、甲醇、乙醇、异丙醇的渗透汽化性能以及它们与水的混合液的分离性能。指出掺杂态聚苯胺膜呈亲水性，有利于醇类的渗透；而去掺杂态聚苯胺膜呈疏水性，有利于有机酸类的渗透。聚丙烯酸／聚苯胺及聚酰亚胺预聚体／聚苯胺共混膜对混合液体都具有较好的分离性能，其中的大分子酸会对聚苯胺链节进行掺杂，能有效地克服盐酸小分子掺杂剂易于损失的缺点。共轭聚合物膜可望应用于醇／水混合液、有机酸/水混合液、多组分混合液的分离。     

不同酸搀杂对聚苯胺的结构和形貌的影响

以过硫酸铵为氧化剂,苯胺为单体,不同酸的水溶液为溶剂,采用化学氧化法合成了聚苯胺。利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)对制备的聚苯胺的结构和形貌进行了表征和分析。结果表明,不同酸掺杂的环境下,聚合而成的聚苯胺的结构和形貌存在一定的差异。     

功能酸二次掺杂聚苯胺的防腐蚀性能

聚苯胺具有独特的掺杂脱掺杂特性,能在特定的反应条件下合成出形貌较好的纳米纤维,使得通过脱掺杂和二次掺杂能制备出拥有特殊防腐官能团的新型纳米材料。将硫酸体系中合成的聚苯胺纳米纤维经氨水脱掺杂,再用磷酸、对甲苯磺酸和酒石酸等功能酸在脱掺杂态聚苯胺基础上制备出二次掺杂态聚苯胺,测试了聚苯胺/环氧树脂复合涂层的防腐蚀性能,并与功能酸一次掺杂态聚苯胺进行了对比。结果表明,功能酸掺杂的聚苯胺都有一定的防腐蚀效果;功能酸二次掺杂态聚苯胺比一次掺杂态聚苯胺有更好的防腐蚀性能,二次掺杂态聚苯胺涂层拥有更高的阻抗,其中酒石酸二次掺杂态聚苯胺涂层的阻抗最高,浸泡120 d后为3.48×10⁷ Ω·cm²,较其一次掺杂态聚苯胺涂层高出一个数量级。     

CSA doped polyaniline/CdS organic–inorganic nanohybrid: Physical and gas sensing properties

Camphor sulfonic acid (CSA) doped polyaniline/CdS nanohybrid materials were prepared by chemical oxidative polymerization method and characterized by field emission scanning electron microscopy (FESEM) and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. It is proved that there is a strong synergetic interaction between the CSA and polyaniline–CdS nanohybrid. Gas sensing measurements showed that the gas sensor based on the CSA doped PANi–CdS nanohybrid had high sensor response (75%), good selectivity (for H₂S) and stability (97.34%), as well as comparatively short recovery time to H₂S, operating at room temperature. The enhanced gas sensing performance of the nanohybrid is due to the high surface area of the CSA doped PANi–CdS hybrids and the p–n heterojunction formed between p-type polyaniline and n-type CdS nanoparticles.     

Polyaniline/polyimide blends as gas sensors and electrical conductivity response to CO–N2 mixtures

The effects of dopant type, doping level, polyimide (PI) content and temperature on electrical conductivity response of polyaniline (PANI) and polyaniline/polyimide (PANI/PI) blends to CO–N₂ gas mixtures were systematically investigated. At the same doping level, HNO₃‐doped PANI has a greater electrical conductivity response and sensitivity towards CO than that of camphor sulfonic acid (CSA)‐doped PANI because the former has a more ordered structure. The interaction mechanism between CO and PANI is proposed to occur at the attack site, ? N?H? or the amine nitrogen where CO withdraws an electron. Addition of PI causes a small change in electrical conductivity under atmospheric conditions when PI content is below the percolation threshold value of 55 wt%. Addition of PI reduces brittleness and improves electrical conductivity sensitivity towards CO; the effect is more pronounced at higher temperatures. Copyright © 2005 Society of Chemical Industry     

有机酸掺杂聚苯胺的研究进展

聚苯胺是一种非常有前途的导电聚合物。掺杂能提高聚苯胺的导电性、稳定性及其他性能,聚苯胺的掺杂受到了人们的广泛关注,尤其是有机酸的掺杂。有机酸种类众多且性能各异,能够使聚苯胺很多性质发生变化。本文重点综述了分别以单一有机酸、有机酸和金属氧化物、有机酸和无机酸、有机酸和其他无机物为掺杂剂合成聚苯胺的研究现状,详细介绍了各种掺杂态聚苯胺的性能及应用,简要介绍了影响聚苯胺性能的因素,并比较了不同掺杂态聚苯胺的优缺点。分析结果表明：与单一有机酸掺杂的聚苯胺相比,采用两种类型的掺杂剂共掺杂合成的聚苯胺具有更突出的性能及更大的应用前景。提出了采用两种或两种以上不同类型的掺杂剂共掺杂将是聚苯胺今后的主要研究方向。     

Controlled Synthesis of Linear Polyaniline Tubes and Dendritic Polyaniline Fibers with Stearic Acid

Summary One dimensional linear polyaniline (PANI) tubes (with cavity about 2-3 nm) and three dimensional dendritic PANI fibers (with different length) have been synthesized by chemical oxidation polymerization of aniline doped with stearic acid at room temperature. The shape of the as-prepared PANI could be easily tuned from line to dendriform and to network simply by controlling the concentrations of aniline and stearic acid. Scanning electron microscopy and transmission electron microscopy were applied to investigate the various kinds of morphologies. UV-vis absorption spectra and Raman spectra suggested these as-prepared PANI were in conductive emeraldine state and the various kinds of structures could affect their property.     

不同酸掺杂聚苯胺对THF气体敏感性的研究

分别研究了盐酸(HC l)掺杂的聚苯胺和十二烷基苯磺酸钠-盐酸(SDBS-HC l)掺杂聚苯胺导电薄膜在四氢呋喃(THF)气体中的敏感行为,实验表明,相比盐酸掺杂的聚苯胺薄膜敏感行为,SDBS-HC l掺杂聚苯胺薄膜在四氢呋喃(THF)气体中敏感行为显示出较高的响应度,更好的可逆性和线性,以及快速的响应性。因此,SDBS-HC l掺杂聚苯胺薄膜有望成为一个很好的传感材料。