盐酸掺杂聚苯胺的结构变化及其性能

本文用元素分析、FT-IR、ESR、X射线衍射及TG等方法对聚苯胺经盐酸掺杂后的结构变化和性能进行了研究。发现本征态聚苯胺主要具有emeraldine形式的结构,掺杂反应是分子链中亚胺上的N原子的质子化反应,这一反应具有良好的可逆性。掺杂后,分子链中产生了阳离子自由基,未成对电子浓度增大,电导率升高十个数量级,但热稳定性下降。本征态的聚苯胺呈无定形态,掺杂后能形成部分结晶。     

十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺的制备及性能

用十二烷基苯磺酸（DBSA）的水溶液对化学合成的聚苯胺（PAn)进行掺杂,获得了导电的DBSA掺杂PAn(PAn-DBSA),通过对本征态聚苯胺（PAnEB)掺杂率的计算和电导率的测定,研究了DBSA用量及其溶液浓度对掺杂效果的影响,结果表明,当DBSA／PAnEB(摩尔比）小于0．1时,溶液浓度的影响很小,当DBSA／PAnEB大于0．2时,溶液浓度的影响非常大,而且,高浓度比低浓度对提高掺杂率和电导率更有利。热重分析表明,PAnEB,PAn-DBSA在空气中的热分解温度分别为350和250℃,表现出良好的热稳定性。     

酸掺杂聚苯胺的研究进展

聚苯胺是最有应用价值的导电高分子之一,介绍了聚苯胺的结构,重点综述了单一无机酸掺杂、单一有机酸掺杂、复合酸掺杂、掺杂-脱掺杂-再掺杂、制备掺杂态聚苯胺的研究进展.最后,提出了聚苯胺的研究方向.     

聚苯胺掺杂的研究与进展

从掺杂方法着手综述了聚苯胺(PAn)导电材料的特征及导电原理,重点介绍了物理掺杂(离子注入)和质子酸掺杂的特点,及掺杂对PAn结构及导电性能的影响,并简介了这两种掺杂方法所得PAn导电材料的优点和应用.     

羟基乙叉二磷酸掺杂聚苯胺的制备、性能及表征

以苯胺为单体,羟基乙叉二磷酸(HEDP)为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,通过化学氧化聚合法合成本征态和掺杂态聚苯胺,研究了原料配比、反应温度和反应时间等因素对羟基乙叉二磷酸掺杂聚苯胺(HEDP-PANI)电阻率和产量的影响。探讨了HEDP-PANI热处理温度对其电阻率的影响。运用红外光谱和透射电镜测试技术,研究了HEDP-PAN的分子结构和聚集态结构。结果表明,制备HEDP-PANI的最佳工艺条件为:过硫酸铵、HEDP和苯胺的摩尔比为1∶1.4∶1,反应时间2 h,反应温度5℃,所得HEDP-PANI的电阻率约50.11Ω·cm,但其电阻率随热处理温度的升高逐渐增大,且在150℃后呈快速增加。HEDP-PANI分子中苯胺单体以头尾形式相连,质子化反应发生在醌环结构单元的亚氨基氮原子上,大分子间通过分子间作用力结合形成不规则的、较致密的块状结构。     

羟基乙叉二磷酸掺杂聚苯胺的制备、性能及表征

以苯胺为单体,羟基乙叉二磷酸(HEDP)为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,通过化学氧化聚合法合成本征态和掺杂态聚苯胺,研究了原料配比、反应温度和反应时间等因素对羟基乙叉二磷酸掺杂聚苯胺(HEDP-PANI)电阻率和产量的影响。探讨了HEDP-PANI热处理温度对其电阻率的影响。运用红外光谱和透射电镜测试技术,研究了HEDP-PAN的分子结构和聚集态结构。结果表明,制备HEDP-PANI的最佳工艺条件为:过硫酸铵、HEDP和苯胺的摩尔比为1∶1.4∶1,反应时间2 h,反应温度5℃,所得HEDP-PANI的电阻率约50.11Ω·cm,但其电阻率随热处理温度的升高逐渐增大,且在150℃后呈快速增加。HEDP-PANI分子中苯胺单体以头尾形式相连,质子化反应发生在醌环结构单元的亚氨基氮原子上,大分子间通过分子间作用力结合形成不规则的、较致密的块状结构。     

质子酸掺杂聚苯胺导电材料的合成

导电聚苯胺结构和导电性能较稳定，所用掺杂剂的毒性也较小，是目前最有发展前景的导电功能材料。本实验用化学氧化合成方法，较系统地研究了质子酸种类、氧化剂种类、用量以及聚合反应温度等因素对苯胺聚合反应及产物性能的影响，并通过傅立叶红外吸收光谱（FTIR）研究了聚苯胺掺杂前后结构的变化。     

聚苯胺水分散体的制备及其悬浮性能研究

通过化学氧化法制备了悬浮性能优异的磷酸化聚乙烯醇-盐酸掺杂聚苯胺(P-PVA/PANI HCl).以尿素为催化剂、聚乙烯醇(PVA)和磷酸为原料、去离子水为溶剂制备出磷酸化聚乙烯醇(P-PVA).以P-PVA为稳定剂和盐酸为掺杂剂制备出磷酸化聚乙烯醇-盐酸掺杂态聚苯胺(P-PVA/PANI HCl).利用FT-IR和T...     

有机磷酸酯掺杂聚苯胺的研究

以有机磷酸酯为掺杂剂、过硫酸铵为引发剂,采用化学氧化法合成导电聚苯胺。在苯胺浓度为0．1mol/L、有机磷酸酯浓度为0．3mol／L、过硫酸铵浓度为0．12mol/L、温度10℃、聚合反应时间3．5小时的条件下,合成了电导率达0．42s/cm的聚苯胺。采用红外光谱和X－射线衍射对其结构进行了表征。     

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。     

DBSA掺杂聚苯胺的制备、表征及其导电性

采用过硫酸铵(APS)为氧化剂在十二烷基苯磺酸(DBSA)微胶束中化学氧化制备纳米棒状聚苯胺;DBSA既起乳化剂也起掺杂剂的作用。制备的掺杂聚苯胺用红外光谱(FTIR)、紫外光谱(UV-vis)、X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)进行了表征;透射电镜(TEM)下首次观察到了聚苯胺的有序排列结构,晶面间距为5.99 Å。考察了掺杂剂/苯胺、氧化剂/苯胺的摩尔比和反应温度、时间等对聚苯胺电导率影响,最高电导率达到了0.72 S/cm。透射电镜怎能看到5.99     

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.     

Investigation of Structure and Electrical Conductivity in Doped Polyaniline

Polyaniline (PAn) was synthesized chemically and doped with various dopants, such as HCl, HCOOH, I₂ and methylene blue (C₁₆ H₁₈ ClN₃ S), by an immersion method. The structure of these samples was investigated by infrared (IR) spectroscopy and wide-angle X-ray diffraction (WAXD) analysis. Remarkable changes have been observed in the IR spectra of doped PAn, indicating that doping is affecting the chemical structure. The percentage crystallinity was also found to increase after doping. The electrical conductivity (σ) of these samples was measured at various temperatures (T=308K to 423K). Plots of log σ versus T^y, where y=-1/2, -1/3, -1/4, were obtained and used to identity the conduction mechanism. Undoped PAn shows semiconducting behaviour, while doped samples show a variable range hopping mechanism. A primary cell was constructed with HCl-doped PAn as one of the electrodes and a copper plate as the other electrode. It gave an open circuit voltage of 0·38V and a short circuit current of about 5·4mA. © of SCI.     

磷酸二次掺杂聚苯胺纳米纤维的合成及其性能的研究

采用无模板直接混合法制备了硫酸一次掺杂聚苯胺,经氨水解掺杂得到本征态聚苯胺,然后在磷酸体系中对本征态聚苯胺进行二次掺杂。研究了不同的磷酸浓度,反应时间,搅拌时间等对二次掺杂聚苯胺电导率和产率的影响,得到磷酸二次掺杂聚苯胺合成的优化条件,并通过四探针测试仪、扫描电镜、红外光谱、紫外光谱以及电化学测试技术,对掺杂态聚苯胺进行了研究与表征。结果表明,室温下磷酸浓度为1 mol·L-1,搅拌反应24 h时,磷酸二次掺杂聚苯胺的电导率以及产率达到最大值,电导率为0.25 S·cm·1,产率达到138.7%。扫描电镜表征显示,磷酸二次掺杂可获得形貌良好的聚苯胺纳米纤维,其长度可达400~600 nm,且纤维直径均匀;紫外谱图和红外谱图表明磷酸能有效的掺杂到本征态聚苯胺中,改善其电导率及产率;电化学测试结果表明磷酸二次掺杂聚苯胺较一次掺杂聚苯胺有着更好的防腐蚀性能。     

十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺的性能研究

用十二烷基苯磺酸 (DBSA)对本征态聚苯胺 (PAn)进行掺杂 ,得到溶解性、成膜性和光电性能俱佳的掺杂态聚苯胺。红外光谱研究表明 :DBSA掺杂PAn的吸收峰都向低频方向移动。探讨DBSA浓度、掺杂温度和时间以及洗涤滤液pH值对聚苯胺电导率的影响。结果表明 :当c(DBSA) =1 0mol/L ,T =32 3K ,t=8h ,洗涤滤液 pH =3时 ,聚苯胺的电导率为 0 90 9S/cm。紫外 -可见吸收光谱表明 ,掺杂态聚苯胺的吸收峰变宽而且发生红移。X射线衍射在 2θ =8 86°,1 7 7° ,2 1 4°和 2 6 7°处出现 4个较强的低角度衍射峰 ,表明DBSA掺杂的聚苯胺具有较强的结晶性能。     

钛取代杂多硅钨酸盐掺杂聚苯胺的制备及光催化性能

以Keggin结构钛取代杂多硅钨酸盐α-K6[SiW11TiO40].xH2O为掺杂剂制备了α-SiW11Ti/PANI电子聚合物材料。用红外光谱和紫外光谱对此材料进行了表征。以紫外灯为光源,以α-SiW11Ti/PANI为光催化剂,探讨了光催化降解苯酚的条件。考察了催化剂的用量、光解时间对高铁酸钾氧化苯酚的影响。实验结果表明,对于浓度为10 mg/L的苯酚溶液,催化剂投加量为1.5 g/L,在300 W的紫外灯照射下,光催化降解6 h,去除率可达90.75%,TOC去除率达86.3%。     

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。     

乳酸掺杂聚苯胺／PP 树脂复合材料

乳液聚合法聚合乳酸掺杂聚苯胺。再使用开炼机混炼PP/聚苯胺,最后平板硫化仪得到永久抗静电聚苯胺/PP。研究发现,聚苯胺/PP复合材料的相容性好。通过掺杂,乳酸中解离出的H＋与聚苯胺分子链上的N原子结合,使聚苯胺获得永久、稳定的导电性。结果证明,随着聚苯胺的添加量,体积电阻减小三个数量级,冲击强度、拉伸强度和硬度足以满足很多应用的要求。