有机导电材料——聚苯胺PPT

导电聚苯胺的研究进展摘要简要介绍了聚苯胺的结构、性能及其导电机理。

叙述了其作为一种新型高分子导电材料在防腐涂料、电磁屏蔽以及生物医学领域中的应用前景。

最后了讨论聚苯胺在研发过程中的主要难题，并介绍了其工业化发展动态。

前言在20世纪中发展起来的功能高分子中，导电高分子是最突出的代表之一。

20世纪70年代以前，人们一直将高分子材料作为绝缘材料来使用，直到日本东京大学白川英澍试验室所合成的聚乙炔薄膜被研究证实具有较高的导电性。

这一发现，立即在科学界和技术界产生了巨大的影响和冲击，从此导电高分子材料在全世界被广泛研究并取得了重大进展。

在已发现或合成的导电高分子材料当中，聚苯胺是最具应用价值的品种之一，其密度仅为1.1g/cm3，兼具金属的导电性和塑料的可加工性及金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能。

同时还具有溶液加工性，能与其它树脂进行掺和，其电导率可以通过化学或电化学方法来加以调节，可广泛应用于电子化学、船舶工业、石油化工、国防等诸多领域。

一、聚苯胺的结构与性能聚苯胺（PANI）是一种化学稳定性较好的共轭聚合物。

1984年，MaeDiarmid首先提出了PANI的结构式（见图1），并报道了聚苯胺的质子酸掺杂，即通过化学氧化或电化学氧化所合成的固体聚苯胺，同酸反应后导电率提高大约10个数量级，达到5～200S/cm，再同碱反应，又回到绝缘状态。

之后，王佛松等还发现聚苯胺也象其它的导电高分子一样，能够进行氧化还原掺杂。

其结构中包括还原结构单元和氧化结构单元，依两单元所占比例不同，PANI可有三种极端形式，即全还原态(y=l)、全氧化态(y=0)和中间氧化(y=0.5)，各态之间可以相互转化。

与其它聚会物相比，聚苯胺具有以下特点：①结构多样化。

试验发现不同的氧化-还原态的聚苯胺对应于不同的结构，其颜色和电导率也相应发生变化：完全还原的聚苯胺不导电，为白色，主链中个重复单元间不共轭，经氧化掺杂后，得到Emeraldine碱，呈蓝色，不导电，如果Emeraldine碱完全氧化，则得到Pernigraniline碱，不能导电；②特殊的掺杂机制。

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1. 引言聚苯胺是一种重要的有机导电材料，具有良好的导电性能和化学稳定性。

在导电态下，聚苯胺可以应用于多个领域，如电子器件、能源存储和生物传感等。

本文将详细介绍聚苯胺导电态的性质、制备方法以及应用领域。

2. 聚苯胺导电态的性质聚苯胺导电态具有以下主要性质：2.1 导电性能聚苯胺导电态具有良好的导电性能，可以实现电流的传导。

其导电性能与聚苯胺的掺杂程度有关，掺杂程度越高，导电性能越好。

聚苯胺导电态的导电机制主要包括载流子的离域和离子的迁移。

2.2 化学稳定性聚苯胺导电态具有较好的化学稳定性，可以在一定的环境条件下保持其导电性能。

然而，在一些特殊的环境下，如强酸、强碱和氧化剂等存在时，聚苯胺导电态可能会发生降解或失去导电性。

2.3 光学性质聚苯胺导电态具有一定的光学性质，可以吸收和发射光线。

其吸收光谱主要集中在紫外-可见光区域，而发射光谱主要位于可见光区域。

这些光学性质使得聚苯胺导电态在光电子器件中具有广泛的应用前景。

3. 聚苯胺导电态的制备方法聚苯胺导电态可以通过多种方法制备，下面介绍其中几种常用的制备方法：3.1 化学氧化聚合法化学氧化聚合法是制备聚苯胺导电态最常用的方法之一。

该方法使用氧化剂（如过氧化氢、过硫酸铵等）将苯胺单体氧化为聚苯胺导电态。

在反应过程中，氧化剂将苯胺分子氧化并形成氧化物，同时释放出质子，使聚苯胺形成导电态。

3.2 电化学聚合法电化学聚合法是利用电化学方法在电极表面直接聚合聚苯胺导电态的方法。

该方法通过在电极表面施加电压，使苯胺单体在电极表面发生氧化聚合反应，形成聚苯胺导电态。

电化学聚合法具有反应速度快、控制性好等优点，适用于制备薄膜状的聚苯胺导电态。

3.3 其他制备方法除了上述两种常用的制备方法外，还有一些其他的制备方法，如化学还原法、溶液浸渍法和激光光解法等。

这些方法各有特点，可以根据具体需求选择合适的制备方法。

4. 聚苯胺导电态的应用领域聚苯胺导电态在多个领域具有广泛的应用，下面介绍其中几个主要的应用领域：4.1 电子器件聚苯胺导电态可以用作电子器件中的导电材料，如导电薄膜、导电纤维和导电墨水等。

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。

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。

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（Leucoe meraldine碱）不导电，为白色，主链中个重复单元间不共轭；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。

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常含有枝化结构。

苯胺的毒性较大,是致癌物质.由于聚苯胺的性能不稳定，贮存中会发生变化，所以，一般是在酸洗现场现用现配。

这种缓蚀剂的主要优点是合成工艺简单，水溶性较好，缓蚀效果也好。

缺点是所使用的原料(甲醛和苯胺)都具有一定的毒性，对人体有危害。

评论|2013-03-30 17:54热心网友聚苯胺（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。

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（Leucoe meraldine碱）不导电，为白色，主链中个重复单元间不共轭；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。

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常含有枝化结构。

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。

聚苯胺综述1、引言导电高分子材料也称导电聚合物，其分子是由许多小的、重复出现的结构单元组成，即具有明显聚合物特征；若在材料两端加上一定电压，在材料中有电流通过，即具有导电的性质。

同时具备上述两条性质的材料，称为导电聚合物。

虽然都是导电体，但导电聚合物和常规金属导电体不同。

前者属于分子导电物质，后者是金属晶体导电物质。

因此，其结构和导电方式都不同。

高分子导电材料包括结构型高分子导电材料和复合型高分子导电材料两大类。

结构型导电高分子材料又称本征导电高分子，是指聚合物获得导电性能不是通过加入导电性物质，而是由其本身结构带来的。

如掺杂后的导电高分子聚合物：聚乙炔(PAc)、聚吡咯(PPy)、聚噻吩(PTh)、聚苯胺(PAn)、聚苯乙烯撑(PPV)等，这类聚合物大多是具有共轭π键结构的结晶聚合物，共轭双键可以通过电子转移的氧化还原反应变成高分子离子。

复合型导电高分子材料是将各种导电性物质(高效导电粒子或导电纤维)通过分散、层合、涂敷等工艺填充到聚合物基体中。

2、聚苯胺由于导电聚合物具有良好的电学、光学以及氧化还原特性在近20年里一直备受关注，在能源、电磁屏蔽和电致变色等领域有着广阔的前景。

自从1984年MacDiarmid在酸性条件下由苯胺单体获得具有导电性聚合物，聚苯胺已成为现在研究进展最快的导电聚合物之一。

原因在于聚苯胺具有以下诱人的独特优势：a)原料易得，合成简单；b)具有优良的电磁微波吸收性能、电化学性能、化学稳定性及光学性能；c)独特的掺杂现象；d)高的电导率；e)拥有良好的环境稳定性[1,2]。

聚苯胺被认为是最有希望在实际中得到应用的导电高分子材料。

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，blue protonated pernigraniline)，这种形态的聚苯胺可能具有导电性。

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。

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。

聚苯胺摘要: 结合聚苯胺目前研究的现状, 综述了聚苯胺的结构、特性。

合成及应用。

聚苯胺的结构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。

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。

聚苯胺的特性1电化学性质及电致变色性能聚苯胺在不同氧化态之间能够进行可逆的氧化还原反应,在酸性条件下,聚苯胺的循环伏安曲线上可出现三对清晰的氧化还原峰。

氧化还原峰的峰值电流和峰值电位随膜厚不同而异;阴极和阳极峰值电流与扫描速度的均方根呈线性关系。

随溶pH值的升高,聚苯胺膜的电活性降低,当pH< 3时,其电活性逐步消失。

当电位在- 0. 2V + 1. 0V. vs.SCE之间扫描时聚苯胺的颜色随电位变化而变化。

由淡黄色( - 0. 2V)而黄绿( + 0. 5V)至暗紫红( + 0.8V )最后蓝黑( + 1. 0V )呈现完全可逆的电化学活性和电致变色效应。

当电位扫描范围缩小至- 0. 15V + 0. 4V时,其电致变色的重复次数可增至106。

可逆的电化学活性、较高的室温电导率、大的比表面积和稳定性等特性,使聚苯胺在二次电池上显示出极大的应用前景。

电致变色特性也可作为很好的电致变色器,它将在军事伪装和节能窗等方面有着诱人的前景2光电性质及非线性光学特性聚苯胺受光辐射时可产生光电流,具有显著的光电转换特性。

Volkov[12]指出聚苯胺是一种P型半导体。

在800A的聚苯胺薄膜下可记录到0. 15 0.25LAcm- 2的光电流。

Genies,et al.[13]还发现,聚苯胺在不同光源情况下的响应非常复杂,同光强与聚苯胺的氧化态有密切关系,聚苯胺对光的响应非常迅速。

在激光作用下,聚苯胺表现出突出的非线性光学特性,微微秒级光转换研究表明聚苯胺具有较高的三阶光学非线性系数 10-11esu,中科院化学研究所的万梅香[14]发现,其三阶非线性光学效应强烈地依赖于其主链结构、链的取向和构象、掺杂程度以及压力和聚合条件诸多因素。