导电高分子聚苯胺简介

有机导电高分子材料有机导电高分子材料――聚苯胺聚苯胺(PAn)是目前研究最为广泛的导电高分子材料之一，具有原料易得、合成简便、耐高温及抗氧化性能良好等优点，是目前公认的最具有应用潜力的导电高分子材料之一。

PAn还有独特的掺杂机制，优异的物理化学性能，良好的光、热稳定性，使其拥有许多独特的应用领域。

目前正应用于许多高新技术如抗静电技术、太阳能电池、全塑金属防腐技术、船舶防污技术、传感器器件、电化学和催化材料、隐身技术、电致变色等，而且对这些技术的应用探索也已取得了重要进展，并逐步向实用化迈进，显示了PAn极其广阔且诱人的发展前景。

物质的能带结构决定其电学性质，物质的能带由各分子或原子轨道重叠而成，分为价带和导带[1]。

通常是价带宽度大于10.0eV时，电子很难激发到导带，物质在室温下是绝缘体；而当价带宽度为1.0eV时，电子可通过热、振动或光等方式激发到导带，物质为半导体；经掺杂的PAn，其π成键轨道组成的价带与π反键轨道组成的导带之间的能带宽度(价带)为1.0eV左右，所以PAn 有半导体特性。

PAn 的导电机理与其他导电高聚物的掺杂机制完全不同：它是通过质子酸掺杂，质子进入高聚物链上，使链带正电，为维持电中性，对阴离子也进入高聚物链，掺杂后链上电子数目不发生变化，其导电性能不仅取决于主链的氧化程度，而且与质子酸的掺杂程度有关。

PAn用质子酸掺杂时优先在分子链的亚胺氮原子上发生质子化，生成荷电元激发态极化子，使PAn 链上掺杂价带上出现空穴，即P型掺杂，使分子内醌环消失，电子云重新分布，氮原子上正电荷离域到大共轭键中，使PAn 呈现出高导电性。

国内外已相继开展了导电高聚物雷达吸波材料的研究，并取得了一定的进展。

聚苯胺吸波材料[20]主要分为掺杂型聚苯胺吸波材料、聚苯胺/无机复合吸波材料、聚苯胺/聚合物复合吸波材料、聚苯胺微管复合吸波材料。

掺杂态聚苯胺属于电损耗型介质，其吸波特性与掺杂剂、掺杂度、制备工艺等条件有密切关系，尤其是与材料的电磁性质――电磁参数有直接关系，对微波呈现较好的吸收性能，但掺杂聚苯胺仍存在吸收小、吸收频带窄等缺点，不能满足应用的需要；利用磁性物质物理再掺杂和聚苯胺化学原位聚合法把聚苯胺和高磁感软磁材料以适当的形式复合制备聚苯胺/无机复合吸波材料，具有良好的吸波特性；根据逾渗理论，可将聚苯乙烯、环氧树脂、聚氨酯、乙丙橡胶、聚酰胺等作为有机基体，利用原位聚合法和机械共混法，即由苯胺单体在母相聚合物、母相聚合物的单体存在下引发聚合或由聚苯胺与母相聚合物机械共混制备聚苯胺/聚合物复合吸波材料；聚苯胺微管具有新颖的中空结构，使其具有独特的电磁特性，并有望成为一种新型的微波吸收剂，将磁性材料与聚苯胺微管复合，以增强电磁损耗能力。

聚苯胺导电高聚物发展前景导电高分子材料是一种新兴的材料，因其具有特殊结构以及优异的物理化学性能，在能源、光电子器件、信息传感器、电磁屏蔽、金属防护及隐身技术等方面，具有极广泛的应用前景。

其中聚苯胺聚合物（PANI）以其原料易得、价格低廉、制法简单、导电性能优良、对环境稳定性好等优点，为人们所青睐，现已成为导电高分子材料中最具发展潜力的品种之一。

聚苯胺是一种具有金属光泽的粉末，因分子内具有大的线型共轭π电子体系，其自由电子可随意迁移和传递，而成为最具代表性的有机半导体材料。

与其他导电聚合物相比，聚苯胺具有结构多样化、耐氧化和耐热性好等特点，同时还具有特殊的掺杂机制。

聚苯胺及其衍生物不仅可通过质子酸的掺杂获得良好的导电性，而且可通过加入氧化剂或还原剂来使其骨架中的电子迁移发生改变，即氧化还原掺杂。

掺杂后，聚苯胺及其衍生物的导电率可提高10个数量级以上，并可改善其在溶剂中的溶解性和加工性能。

自从科学家首次发现用AsF5或I2对聚乙炔进行P型掺杂可获得极高导电率的材料以来，导电高分子已在近年来逐渐发展成一门新型的多学科交叉的研究领域。

而经过10多年的研究和试验，聚苯胺树脂的可溶性和加工性方面的研究也已取得了一定的突破。

目前，解决导电聚苯胺树脂可溶性主要采取的方法有：功能质子酸掺杂、结构修饰、制备可溶性复合物、制备胶体颗料等。

以上方法在不同程度上均可提高聚苯胺在有机溶剂中的溶解度，并进一步提高其成型加工能力。

但是大多数有机溶剂都会造成不同程度的环境污染，如果能用水来代替，制成水溶性聚苯胺复合物，不仅有利于环保，也会带来更大的经济效益。

因此，近年来水溶性导电聚苯胺已成为人们研究的热点。

另外，制备聚苯胺复合物是改善聚苯胺加工性能的主要方法，目前主要采用电化学法和化学氧化法两种工艺。

UNIAX公司通过溶液共混的方法制备了一种性能优异的透明导电涂层，透光率达80％，而表面电阻仅为192Ω，可作为导电玻璃使用。

聚苯胺还可以同PET、PVC、PS、PVA、PA和PMMA等聚合物制成复合膜。

导电高分子材料聚苯胺（PAn）的研究进展摘要：本文主要结合导电高分子材料聚苯胺（PAn）目前现状,综述了聚苯胺的结构、特性、合成方法、用途。

指出了聚苯胺的发展方向和前景.关键词：性质、应用、合成方法、发展引言聚笨胺（olyaniline）即导电塑料，是一种高分子合成材料。

它是一类特种功能材料，有塑料的性质——密度和可加工性，又具有金属的导电性，还具备金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能，在生活中有许多应用。

1聚苯胺的性质聚苯胺的主链上含有交替的苯环和氮原子，是一种稳定性较好的导电高分子材料，而且它的实际应用前景很广阔。

它具有优良的环境稳定性，是一种具有金属光泽的粉末。

聚苯胺是典型的高分子半导体，本身导电性很差（纯的聚苯胺不导电），需要掺杂以后才能提高导电性。

聚苯胺能被氧化，最终是白色。

1.1聚苯胺的结构1.2 聚苯胺的性质（1）导电性聚苯胺本身的导电性差，需要掺杂以后才能提高电性，它是典型的高分子半导体。

聚苯胺的导电性受很多因素的影响，除了分子链本身的结构外，还有PH值和温度等等。

导电性是聚苯胺的一个非常重要的特性，完全还原的聚苯胺是白色，不导电；再经氧化掺杂后显蓝色，不导电（如果完全氧化则不能导电）；再经酸掺杂后显绿色，导电。

PH值与聚苯胺导电率的依赖关系：当PH>4时，导电率与PH值无关，呈绝缘体性质；当2<PH<4时，导电率随溶液PH值的降低而迅速增加，其表现为半导体特性；当PH<2时，导电率与ph值无关，呈金属特性。

温度对聚苯胺导电性的影响也很大，在一定的温度范围内，导电性会有规律的变化，但温度超过后会改变聚苯胺的微观结构。

（2）热稳定性聚苯胺的热稳定性是待解决的问题，它的环境稳定性强，但它的加工强度和机械性能差。

聚苯胺难以保证经过常见工程塑料加工温度热处理后电导率不发生大幅度减弱甚至变为绝缘体。

（3）聚苯胺的溶解性由于聚苯胺链间的相互作用使得它的溶解性极差，相应地可加工性也差，限制了它在技术上的广泛应用。

导电聚苯胺(PAn )的特性及应用X陆　珉　吴益华　姜海夏(上海交通大学应用化学系,上海,200240)摘　要　聚苯胺是导电高分子化合物中的一种极有应用前途的高分子材料。

本文旨在介绍导电聚苯胺的各种特性及各个方面的应用前景。

关键词　聚苯胺　导电高分子材料　特性　应用1　引　言自从第一种导电高聚物—掺碘的聚乙炔发现以来,人们又陆继开发出了聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等导电高分子材料。

在众多的高分子材料中,聚苯胺有原料易得、合成简便、耐高温及抗氧化性能良好等众多优点。

聚苯胺是由还原单元和氧化单元构成,其结构式为其中y 值用于表征聚苯胺的氧化-还原程度。

不同的y值对应于不同的结构、组份和颜色及电导率,完全还原型(y =1)和完全氧化型(y =0)都为绝缘体。

只有氧化单元数和还原单元数相等(y =0.5)的中间氧化态通过质子酸掺杂后可变成导体。

聚苯胺的主要缺点是不溶不熔,这成为其应用前景中的致命问题。

现今这一问题已得以解决。

U NI X 公司通过选择合适的有机酸掺杂制得的聚苯胺可溶于一些普通有机溶剂[1,2],且还可获得有一定的热塑性的聚苯胺[3]。

IBM 公司则制得了水溶性的聚苯胺[4](专利技术,未公布)。

由于这一加工问题的解决,聚苯胺能够很容易地制成定向膜或纤维[5]。

因而成为最具开发应用前景的导电高分子材料。

现今,已有A pper -ling Kessler &Co .,A llied Singa l Inc 及A menidem Inc 等公司[6～7]都已开始批量生产聚苯胺(商品名为V ersico n),以聚苯胺为基的许多产品也相继问世。

然而,对于聚苯胺的认识并未止步。

人们正期待着开发出聚苯胺更多的应用领域,欧、美及日本等国在聚苯胺的研究和开发上投入了大量的资金和技术力量,并将其列为本世纪末的重点研究课题。

我国也将聚苯胺的应用研究列入国家自然科学基金资助项目。

本文仅就聚苯胺的特性及应用前景等方面的研究进展,作一扼要介绍。

聚苯胺导电态聚苯胺是一种具有导电性能的高分子材料，其导电态被广泛应用于电子器件和能源领域。

本文将从聚苯胺导电态的形成机制、导电性能的特点以及应用领域等方面进行介绍。

聚苯胺导电态的形成主要是通过掺杂的方式实现的。

在聚苯胺分子中，苯环上的氮原子可以接受或者捐赠电子，从而形成带正电或者带负电的离子。

常用的掺杂剂有酸、碱和氧化剂等。

其中，酸掺杂可以将聚苯胺分子中的某些氮原子负离子化，从而提高电子的导电性能；碱掺杂可以将聚苯胺分子中的某些氮原子正离子化，增加电子的输运性能；氧化剂掺杂可以使聚苯胺分子中的苯环形成氧化还原对，提高电子的传导性能。

聚苯胺导电态的特点主要体现在其导电性能方面。

聚苯胺导电态的电导率可以在10^-3~10^3 S/cm之间变化，具有较高的导电性。

此外，聚苯胺导电态的导电性能还可以通过掺杂剂的种类和浓度进行调控。

例如，酸掺杂的聚苯胺导电态具有较高的导电性能，而碱掺杂的聚苯胺导电态具有较好的电子传输性能。

聚苯胺导电态在电子器件和能源领域有着广泛的应用。

在电子器件方面，聚苯胺导电态可以用作导电电极材料，如柔性电极和透明导电薄膜等。

聚苯胺导电态还可以用于制备有机场效应晶体管（OFET）和有机光电器件等。

在能源领域方面，聚苯胺导电态可以用于制备超级电容器电极材料，具有高能量密度和高功率密度的特点。

此外，聚苯胺导电态还可以用于制备柔性锂离子电池和柔性太阳能电池等。

总结起来，聚苯胺导电态是一种具有导电性能的高分子材料，其导电态的形成主要通过掺杂的方式实现。

聚苯胺导电态具有较高的导电性能和电子传输性能，可以在电子器件和能源领域中得到广泛的应用。

随着对聚苯胺导电态的深入研究，相信其在未来的应用中将发挥更加重要的作用。

导电高分子（聚苯胺）导电高分子首先必须具备共轭π键结构，其次需要经过化学或电化学“掺杂”。

聚苯胺的结构为其中n值用于表征聚苯胺的氧化还原程度，不同的n值对应于不同的结构、组分和颜色及电导率，完全还原型(n=1)和完全氧化型(n二0)都为绝缘体。

在0<n<1的任一状态都能通过质子酸掺杂，从绝缘体变为导体。

仅当n=0.5时，聚苯胺成二共扼，其电导率为最大。

将导电高分子从绝缘态转变为导电态需要从其分子链中迁移出电子，这种电子迁移的过程叫做“掺杂”。

掺杂的实质是将电子从占有轨道中拉出来，或者是将电子加入到π空轨道中，使得相邻轨道间能级差减小，提高导电率。

合成方法：采用化学合成法，室温下,将新蒸苯胺溶解于一定量的甲苯中,得到溶液A；将FeCl3溶液和一定浓度HCOOH溶液混合均匀形成溶液B；把溶液A缓慢移入溶液B中,形成清晰的有机-水相界面。

几分钟后,界面出现墨绿色产物。

在室温下反应后,抽滤,分别用蒸馏水、无水乙醇洗涤至滤液呈中性。

真空干燥一定时间，即可得到HCOOH掺杂的聚苯胺材料。

表征方法：样品的表面形貌和颗粒大小分别采用X射线衍射仪分析和扫描电镜；电导率采用压片法，用四探针电导率仪测定电导率。

应用：可制备电容器，电磁屏蔽，和微波吸收材料等。

高吸水性树脂（聚丙烯酸盐）从结构上看，高吸水性树脂具有带亲水基团(如梭基、轻基、梭酸盐、酞胺基等)的低交联的三维空间网络结构。

聚丙烯酸盐类高吸水性树脂它与一般的自由基聚合反应一样，包括链引发、链增长、链转移、链终止等步骤。

用碱或更弱酸的盐，与丙烯酸进行中和链引发链增长交联后的聚丙烯酸盐技术路线和实验条件：在三口反应瓶中加入计量的环己烷、分散剂，充分搅拌。

升至一定温度之后，加入丙烯酸单体溶液和交联剂，用氮气排除反应系统内的氧气，搅拌均匀之后，加入引发剂。

升温至聚合温度，反应一段时间，保温。

冷却，加入甲醇分离聚合物，洗涤，放入干燥箱中进行干燥，并在真空干燥箱中进行进一步干燥。

导电聚苯胺的制备方法及应用一、导电聚苯胺的概述导电聚苯胺是一种具有良好导电性质的高分子材料，其主要由苯胺单体经过氧化聚合反应形成。

导电聚苯胺具有良好的机械性能、化学稳定性和导电性能，可以被广泛应用于传感器、光伏电池、锂离子电池等领域。

二、制备方法1. 化学氧化法制备导电聚苯胺将苯胺单体溶解在盐酸中，加入过氧化氢作为氧化剂，反应生成阳离子型聚合物。

然后通过还原剂将阳离子型聚合物还原为中性的导电聚苯胺。

2. 电化学合成法制备导电聚苯胺将含有苯胺单体和氧化剂的溶液倒入双极板之间，施加外加电压，在阳极上发生氧化反应，生成阳离子型聚合物。

然后在阴极上还原成中性的导电聚苯胺。

三、影响制备效果的因素1. 氧化剂种类：不同种类的氧化剂对产物结构和性能有不同的影响，常用的有过氧化氢、硫酸铵等。

2. 溶液pH值：pH值对聚合物形态、导电性能等方面都有影响，一般情况下制备导电聚苯胺时，pH值在酸性范围内。

3. 反应温度：反应温度对聚合物的分子量、结晶度、导电性能等都有影响，一般情况下制备导电聚苯胺时，反应温度在室温下进行。

四、导电聚苯胺的应用1. 传感器领域：导电聚苯胺可以作为传感器材料，用于检测各种物质如氧气、二氧化碳、氨气等。

2. 光伏电池领域：导电聚苯胺可以作为光伏材料中的光伏层，提高光伏电池的效率。

3. 锂离子电池领域：导电聚苯胺可以作为锂离子电池中的正极材料，提高锂离子电池的循环稳定性和容量。

五、总结通过化学氧化法和电化学合成法可以制备导电聚苯胺，制备过程中氧化剂种类、溶液pH值、反应温度等因素会影响产物的结构和性能。

导电聚苯胺可以广泛应用于传感器、光伏电池、锂离子电池等领域，具有广阔的应用前景。

有机导电高分子材料——聚苯胺聚苯胺(PAn)是目前研究最为广泛的导电高分子材料之一，具有原料易得、合成简便、耐高温及抗氧化性能良好等优点，是目前公认的最具有应用潜力的导电高分子材料之一。

PAn还有独特的掺杂机制，优异的物理化学性能，良好的光、热稳定性，使其拥有许多独特的应用领域。

目前正应用于许多高新技术如抗静电技术、太阳能电池、全塑金属防腐技术、船舶防污技术、传感器器件、电化学和催化材料、隐身技术、电致变色等，而且对这些技术的应用探索也已取得了重要进展，并逐步向实用化迈进，显示了PAn极其广阔且诱人的发展前景。

物质的能带结构决定其电学性质，物质的能带由各分子或原子轨道重叠而成，分为价带和导带[1]。

通常是价带宽度大于10.0eV时，电子很难激发到导带，物质在室温下是绝缘体；而当价带宽度为1.0eV时，电子可通过热、振动或光等方式激发到导带，物质为半导体；经掺杂的PAn，其π成键轨道组成的价带与π反键轨道组成的导带之间的能带宽度(价带)为1.0eV左右，所以PAn 有半导体特性。

PAn 的导电机理与其他导电高聚物的掺杂机制完全不同：它是通过质子酸掺杂，质子进入高聚物链上，使链带正电，为维持电中性，对阴离子也进入高聚物链，掺杂后链上电子数目不发生变化，其导电性能不仅取决于主链的氧化程度，而且与质子酸的掺杂程度有关。

PAn用质子酸掺杂时优先在分子链的亚胺氮原子上发生质子化，生成荷电元激发态极化子，使PAn 链上掺杂价带上出现空穴，即P型掺杂，使分子内醌环消失，电子云重新分布，氮原子上正电荷离域到大共轭键中，使PAn 呈现出高导电性。

国内外已相继开展了导电高聚物雷达吸波材料的研究，并取得了一定的进展。

聚苯胺吸波材料[20]主要分为掺杂型聚苯胺吸波材料、聚苯胺/无机复合吸波材料、聚苯胺/聚合物复合吸波材料、聚苯胺微管复合吸波材料。

掺杂态聚苯胺属于电损耗型介质，其吸波特性与掺杂剂、掺杂度、制备工艺等条件有密切关系，尤其是与材料的电磁性质——电磁参数有直接关系，对微波呈现较好的吸收性能，但掺杂聚苯胺仍存在吸收小、吸收频带窄等缺点，不能满足应用的需要；利用磁性物质物理再掺杂和聚苯胺化学原位聚合法把聚苯胺和高磁感软磁材料以适当的形式复合制备聚苯胺/无机复合吸波材料，具有良好的吸波特性；根据逾渗理论，可将聚苯乙烯、环氧树脂、聚氨酯、乙丙橡胶、聚酰胺等作为有机基体，利用原位聚合法和机械共混法，即由苯胺单体在母相聚合物、母相聚合物的单体存在下引发聚合或由聚苯胺与母相聚合物机械共混制备聚苯胺/聚合物复合吸波材料；聚苯胺微管具有新颖的中空结构，使其具有独特的电磁特性，并有望成为一种新型的微波吸收剂，将磁性材料与聚苯胺微管复合，以增强电磁损耗能力。

苯胺简介及结构聚苯胺是一种具有金属光泽的粉末，因分子内具有大的线型共轭π电子体系，其自由电子可随意迁移和传递，而成为最具代表性的有机半导体材料。

与其他导电聚合物相比，聚苯胺具有结构多样化、耐氧化和耐热性好等特点，同时还具有特殊的掺杂机制。

MacDiarmid 重新开发聚苯胺后,在固体13C-NMR及IR研究的基础上提出聚苯胺是一种头尾连接的线性聚合物,由苯环-醌环交替结构所组成,但这种结构和后来出现的大量实验数据相矛盾。

1987年,MacDiarmid进一步提出了后来被广泛接受的苯式-醌式结构单元共存的模型,两种结构单元通过氧化还原反应相互转化。

即本征态聚苯胺由还原单元:和氧化单元:构成,其结构为:其中y值用于表征聚苯胺的氧化还原程度,不同的y值对应于不同的结构、组分和颜色及电导率,完全还原型(y=1)和完全氧化型(y=0)都为绝缘体。

在0<y<1的任一状态都能通过质子酸掺杂,从绝缘体变为导体,仅当y=0.5时,其电导率为最大。

聚苯胺的导电原理物质的导电过程是载流子(电子、离子等带电粒子) 在电场作用下定向移动的过程。

通常认为, 高分子聚合物导电必须具备两个条件:一是要能产生足够数量的载流子, 二是大分子链内和链间要能够形成导电通道。

纯的聚苯胺是绝缘体, 要使它变为导体需要掺杂, 就是掺入少量其他元素或化合物。

0<y<1的聚苯胺, 掺杂后能变为导体, y为0.5的中间氧化态聚苯胺(苯式-醌式交替结构) 掺杂后的导电性最好。

而y为1的完全还原态聚苯胺(全苯式结构) 和y为0的完全氧化态聚苯胺(全醌式结构) 即使掺杂也不能变为导体。

一种掺杂聚苯胺的结构式如图所示, x代表掺杂程度, A-是掺杂剂质子酸中的阴离子, y仍代表还原程度。

向聚苯胺中掺入质子酸是一种有效的掺杂方式, 但是使用普通有机酸及无机弱酸获得的掺杂产物电导率不高, 必须用酸性较强的质子酸(如H2SO4、H3PO4、HBr和HCl) 作掺杂剂才可得到电导率较高的掺杂态聚苯胺, 盐酸是最常用的无机掺杂酸。

导电高分子材料聚苯胺导电高分子材料在电子行业、医疗、军工等领域有着广泛的应用。

其中，聚苯胺作为一种重要的导电高分子材料，其应用领域广泛，涉及电池、开关、电容、透明导电薄膜等。

本文将从聚苯胺的基本构成、性质和应用情况入手，介绍这一导电高分子材料的相关知识。

一、聚苯胺的基本构成聚苯胺是由苯胺单体（即苯基胺）聚合而成的高分子材料。

其分子式为（C6H5NH2）n。

由于苯基胺的氮原子上具有不成对电子，因此聚合时能产生氧化还原反应，从而使聚合物变成导电性材料。

常用的聚苯胺有三种形态：胶质态、掺杂态和氧化态。

二、聚苯胺的性质聚苯胺导电性能良好，可用作导电材料。

其电导率在10^2-10^4 S/cm之间，这一导电性能对于研制电子行业中的传感器、场效应管、中间层等具有很大的优势。

同时，聚苯胺具有优秀的稳定性和化学稳定性，可耐酸碱腐蚀。

但聚苯胺易受潮，因此应存放在干燥通风处。

三、聚苯胺的应用1.电化学电容器聚苯胺作为电解质材料或电极材料，广泛应用于电化学电容器中。

其优异的导电性、良好的化学稳定性以及易于制备等优点，使得聚苯胺电化学电容器广泛应用于消费电子、汽车电子、照明等领域。

2.透明导电薄膜聚苯胺材料还可以用于制备透明导电薄膜。

此类薄膜能够转化电能为光能，兼具导电性和透明性，因此具有广泛应用前景。

其应用领域涉及显示器件、触摸屏、太阳能电池等。

3.锂离子电池聚苯胺材料还可以用于制备锂离子电池。

其高的电导率和良好的锂离子传输性能，使得聚苯胺成为一种优良的锂离子电池材料。

此外，聚苯胺制备的锂离子电池还具有高的循环性能和稳定性。

4.其他应用此外，聚苯胺材料还可以应用于制备导电涂料、传感器等领域。

通过改变聚苯胺的结构和组成，可使其性质得以优化。

综上所述，聚苯胺作为一种导电高分子材料，其应用范围非常广泛。

随着科技的不断发展和创新，聚苯胺材料的应用前景更是不可限量。

导电高分子聚苯胺摘要综述了导电高分子聚苯胺的研究进展, 介绍了聚苯胺结构与性能的关系及其光、电特性产生的机理,聚苯胺薄膜制备方面的研究进展，简要介绍了聚苯胺在传感器件等方面的应用研究。

指出了聚苯胺研究中存在的问题, 并对聚苯胺研究的前景进行了展望。

关键词聚苯胺结构掺杂薄膜应用引言导电高分子是指经化学或电化学掺杂后可以由绝缘体向导体或半导体转变的含π电子共轭结构的有机高分子的统称。

从碘掺杂的聚乙炔( PA) 被发现至今, 陆续被发现的导电高分子有聚苯胺( PANI) 、聚吡咯( PPY) 、聚噻吩( PT ) 、聚二乙炔( PDA) 、聚苯乙炔( PPA) 等。

由于具有不同于一般高分子材料的电性能和光性能, 以及不同于金属和无机材料的机械和加工性能, 导电高分子正逐渐成为材料研究的一个新热点。

在众多导电高分子中, 聚苯胺由于原料易得、合成简便、耐高温及抗氧化性能良好等优点而受到广泛的关注, 是目前公认的最具有应用潜力的导电高分子材料之一。

除突出的电学性能外, 聚苯胺还具有特殊的光学性能: 较大的三阶非线性光学系数, 独特的掺杂机制, 优异的物理化学性能, 良好的光、热稳定性, 使得聚苯胺在光学材料研究领域也正逐渐受到重视[1~ 4] 。

1. 聚苯胺的结构与性质其中y 表示氧化-还原程度。

氧化度不同的聚苯胺表现出不同的组分、结构、颜色及电导特性, 如从完全还原态( LB y= 1) 向完全氧化态( PB y= 0) 转化的过程中, 随氧化度的提高聚苯胺依次表现为黄色、绿色、深蓝、深紫色和黑色。

不同氧化态中, 完全还原态( LB) 和完全氧化态( PB) 都是绝缘体, 只有氧化单元数和还原单元数相等的中间氧化态( Emeraldiline, EB y= 0. 5) 经质子酸掺杂后才可以成为导体。

聚苯胺的电活性源于分子链中的π电子共轭结构: 随分子链中π电子体系的扩大,π成键态和π* 反键态分别形成价带和导带, 这种非定域的π电子共轭结构经掺杂可形成P 型和N 型导电态。

聚苯胺禁带宽度聚苯胺（Polyaniline，简称PANI）是一种具有导电性的高分子材料，在电化学传感器、储能器件、涂料等领域有着广泛的应用。

聚苯胺的禁带宽度是指电子从价带跃迁到导带所需的最小能量。

聚苯胺的禁带宽度是其导电性质的重要指标，其值与聚苯胺的导电性能密切相关。

聚苯胺的禁带宽度可通过多种实验手段进行测量，常见的有紫外-可见光谱（UV-Vis）、电学测量以及扫描电子显微镜（SEM）等技术。

在紫外-可见光谱测量中，通过测量聚苯胺在不同波长下的吸收光谱，可以得到聚苯胺的能带结构信息。

根据Tauc方法，通过绘制聚苯胺的吸收系数与波长的关系曲线，可以得到聚苯胺的禁带宽度。

该方法适用于各种类型的聚苯胺材料。

然而，需要注意的是，紫外-可见光谱法仅适用于具有明显可见吸收峰的聚苯胺材料。

电学测量是另一种常用的确定聚苯胺禁带宽度的方法。

通过测量聚苯胺薄膜的电阻率或导电率，可以间接地推断出其禁带宽度。

该方法适用于金属电极/聚苯胺材料结构的电阻或电导测量。

此外，可以通过电化学质谱仪等设备，测量聚苯胺薄膜的功函数和吸电子亲和能，结合外加电位，得到聚苯胺禁带宽度的估计值。

然而，这种方法需要复杂的实验装置且操作较为复杂。

SEM观察是一种确定聚苯胺禁带宽度的形貌方法。

通过SEM观察，可以得到聚苯胺材料的表面形貌和纤维的直径。

然后，通过描绘聚苯胺材料的能带结构，可以得到禁带宽度。

总结来说，确定聚苯胺禁带宽度的方法主要有紫外-可见光谱、电学测量和SEM观察。

其中，紫外-可见光谱方法适用范围较广，而电学测量和SEM观察则需要较为复杂的实验条件。

不同的方法可以互相验证，得到更准确的结果。

参考文献：1. Bhowmik, P., & Mandal, D. (2019). Highly efficient enzyme-free glucose sensor based on sponge-like polyaniline nanostructures. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 70, 501-511.2. Huang, J., Kaner, R. B., & Zhang, X. (2018). Nanostructured polyaniline sensors. Chemical Society Reviews, 47(12), 422-500.3. Eftekhari, A. (2017). Conducting polymers: a review on recent advances in synthetic protocols, properties and applications. Polymer International, 66(11), 1719-1745.4. Xu, Z., Liu, R., Chen, Y., Xu, Y., Wei, S., Li, N., ... & Li, C. (2017). Synthesis of Polyaniline Nanostructures: Ultrathin Nanosheets, Large Area Nanofibers, and Their Photocatalytic Properties. ACS Applied Materials & Interfaces, 9(51), 44408-44418.。

聚苯胺科技名词定义中文名称：聚苯胺英文名称：polyanilene定义：由苯胺单体聚合而成的高分子。

主链有三种结构形式：氧化掺杂态、全氧化态和中性态。

氧化掺杂态为导电态，其导电率一般为1011~101S/cm。

应用学科：材料科学技术（一级学科）；高分子材料（二级学科）；功能高分子材料（二级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片聚苯胺（Polyaniline）一种重要的导电聚合物。

聚苯胺的主链上含有交替的苯环和氮原子，是一种特殊的导电聚合物。

可溶于N-甲基吡咯烷酮中。

目录性质应用性能特点用途性质聚苯胺随氧化程度的不同呈现出不同的颜色。

完全还原的聚苯胺（Leucoemeraldine碱）不导电，为白色，主链中各重复单元间不共轭；经氧化掺杂，得到Emeraldine碱，蓝色，不导电；再经酸掺杂，得到Emeraldine盐，绿色，导电；如果Emeraldine碱完全氧化，则得到Pernigraniline碱，不能导电。

应用聚苯胺具有优良的环境稳定性。

可用于制备传感器、电池、电容器等。

聚苯胺由苯胺单体在酸性水溶液中经化学氧化或电化学氧化得到，常用的氧化剂为过硫酸铵（APS）。

中性条件下聚合的聚苯胺常含有枝化结构。

绿色聚苯胺由苯胺单体在酸性水溶液中经化学氧化或电化学氧化得到，具有良好的导电性能，具有优良的环境稳定性。

可用于制备传感器、电池、电容器等。

聚苯胺通过“氧化还原掺杂”处理，掺杂后的聚苯胺导电率提高10个数量级以上，并改善了其在溶剂中的溶解性和加工性能。

另外，通过特殊方法处理得到的水溶性好的聚苯胺，可以在水性体系里面使用。

聚苯胺可以作为电磁波屏蔽材料，耐腐蚀材料，同时可以吸收微波，还可以用来作为检测空气中氮氧化物的含量的材料以及H2S，SO2等有害气体的含量。

聚苯胺的应用及市场简介如下：聚苯胺是一种高分子合成材料,俗称导电塑料。

它是一类特种功能材料，具有塑料的密度，又具有金属的导电性和塑料的可加工性，还具备金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能，在国防工业上可用作隐身材料、防腐材料，民用上可用作金属防腐蚀材料、抗静电材料、电子化学品等。

导电高分子聚苯胺合成和应用研究摘要：导电高分子是指经化学或电化学掺杂后可以由绝缘体向导体或半导体转变的含π电子共轭结构的有机高分子的统称。

其是目前研究导电高分子材料领域的热点之一，其中因聚苯胺具有原料易得、合成工艺简单、化学及环境稳定性好等特点而得到了更加广泛的研究和开发，并在许多领域显示出了广阔的应用前景，本文论述了导电高分子聚苯胺的合成方法及其应用。

关键词：导电高分子聚苯胺合成应用一、聚苯胺的合成聚苯胺在1862年就已经被hlhetbey发现，其合成研究始于20世纪初期。

人们曾采用各种氧化剂和反响条件对苯胺进行氧化，并得到了一系列不同氧化程度的聚苯胺产物。

而聚苯胺被从新开发出来是在1984年美国宾夕法尼亚大学的化学家adiarid等人。

目前，经过国内外的大量文献报道，合成聚苯胺的方法主要是化学合成和电化学合成两大类，(一)化学合成法。

聚苯胺的化学合成是在酸性介质中用氧化剂使苯胺单体氧化聚合。

化学法能够制备大批量的聚苯胺样品，也是最常用的一种制备聚苯胺的方法。

用hi作介质，用(nh4)2s208作氧化剂，一次性可用22500g苯胺合成聚苯胺。

化学法合成聚苯胺主要受反响介质酸的种类、浓度。

氧化剂的种类及浓度，单体浓度和反响温度、反响时间等因素的影响。

1酸的种类及其浓度对合成聚苯胺性能的影响。

苯胺在hi,hbr,h2s4,hi4,hn3,h3h,hbf4及对甲苯磺酸等介质中聚合都能得到聚苯胺，而在h2s4,hi,hi4体系中可得到高电导率的聚苯胺，在hn3,h3h体系中所得到的聚苯胺为绝缘体。

非挥发性的质子酸h2s4,hi4最终会残留在聚苯胺的外表，影响产品质量，最常用的介质酸是hi。

质子酸在苯胺聚合过程中的主要作用是提供质子，并保证聚合体系有足够酸度的作用，使反响按1，4-偶联方式发生。

只有在适当的酸度条件下，苯胺的聚合才按1，4-偶联方式发生。

酸度过低，聚合按头一尾和头一头两种方式相连，得到大量偶氮副产物。