导电高分子材料聚吡咯 ppt课件
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聚吡咯
性质：研究和使用较多的一种杂环共轭型导电高分子，通常为无定型黑色固体,以吡咯为单体，经过电化学氧 化聚合制成导电性薄膜，氧化剂通常为三氯化铁、过硫酸铵等。或者用化学聚合方法合成,电化学阳极氧化吡咯也 是制备聚吡咯的有效手段。是一种空气稳定性好，易于电化学聚合成膜的导电聚合物，不溶不熔。它在酸性水溶 液和多种有机电解液中都能电化学氧化聚合成膜，其电导率和力学强度等性质与电解液阴离子、溶剂、pH值和温 度等聚合条件密切相关。导电聚吡咯具有共轭链氧化、对应阴离子掺杂结构，其电导率可达102～103S/cm，拉伸 强度可达50～100MPa及很好的电化学氧化-还原可逆性。导电机理为：PPy结构有碳碳单键和碳碳双键交替排列成 的共轭结构，双键是由σ电子和π电子构成的，σ电子被固定住无法自由移动，在碳原子间形成共价键。共轭双 键中的2个π电子并没有固定在某个碳原子上，它们可以从一个碳原子转位到另一个碳原子上，即具有在整个分子 链上延伸的倾向。即分子内的π电子云的重叠产生了整个分子共有的能带，π电子类似于金属导体中的自由电子。 当有电场存在时，组成π键的电子可以沿着分子链移动。所以，PPy是可以导电的。在聚合物中，吡咯结构单元 之间主要以α位相互联接，当在α位有取代基时聚合反应不能进行。用电化学氧化聚合方法可以在电极表面直接 生成导电性薄膜，其电导率可以达到102S/cm，且稳定性好于聚乙炔。聚吡咯的氧化电位比其单体低约1V左右。 聚吡咯也可以用化学掺杂法进行掺杂，掺杂后由于反离子的引入，具有一定离子导电能力。
分子简式
聚吡咯折线式容及防静电材料及光电化学电池的修饰电极、蓄电池的电极材料。此外， 还可以作为电磁屏蔽材料和气体分离膜材料，用于电解电容、电催化、导电聚合物复合材料等，应用范围很广。 具体如下：
（1）离子交换树脂：相比于传统的离子交换树脂,这种材料把电化学和离子交换结合在一起,能方便的再生 和减小能耗、降低污染。
分子简式
聚吡咯折线式容及防静电材料及光电化学电池的修饰电极、蓄电池的电极材料。此外， 还可以作为电磁屏蔽材料和气体分离膜材料，用于电解电容、电催化、导电聚合物复合材料等，应用范围很广。 具体如下：
（1）离子交换树脂：相比于传统的离子交换树脂,这种材料把电化学和离子交换结合在一起,能方便的再生 和减小能耗、降低污染。
导电高分子材料(16)幻灯片PPT
般具有长链而且以固定的单元不断重复的 结构，当它要变得能导电时就必须能仿真 金属的行为，亦及电子必须能不受原子的 束缚而能自由移动，要达到此目的的第一 个条件就是这个聚合物应该具有交错的单 键与双键，亦称为共轭的双键，透过乙炔 所聚合而得的聚乙炔
• 不过，具有共轭双键的长链并不足以造成
它的导电，要能导电必须对这种塑料动点 手脚，一则将部份电子移出，一则加入一 些电子，这种过程称为掺杂
金属之Eg值几乎为0 eV ，半导体材料Eg值在1.0~3.5 eV之间， 绝缘体之Eg值则远大于3.5 eV。
四 高分子材料导电能力的影响因素
导电高分子材料聚乙炔的电导率
掺杂方法
掺杂剂
未掺杂型
顺式聚乙炔
反式聚乙炔
p－掺杂型（氧化型） 碘蒸汽掺杂
五氟化二砷掺杂
高氯酸蒸汽
电化学掺杂
n－掺杂型（还原型） 萘基钾掺杂
萘基钠掺杂
电导率，S/m
1.7×10－7 4.4 ×10－3 5.5×104 1.2×105 5×103 1×105 2×104 103～104
高分子材料导电能力的影响因素
掺杂率对导电高分子材料导电能力的影响
掺杂率小时，电导率随着掺 杂率的增加而迅速增加；当达到一 定值后，随掺杂率增加的变化电导 率变化很小，此时为饱和掺杂率。
导电高分子材料的应用
半导体特性的应用－太阳能电池
导电高分子可制成太阳电池，结 构与发光二极管相近，但机制却相反， 它是将光能转换成电能。 优势在于廉 价的制备成本，迅速的制备工艺，具 有塑料的拉伸性、弹性和柔韧性 。
导电高分子材料的应用
导体特性的应用
抗静电 理想的电磁屏蔽材料，可以应用在计算机、电视机、起搏器等 电磁波遮蔽涂布 能够吸收微波，因此可以做隐身飞机的涂料 防蚀涂料 能够防腐蚀，可以用在火箭、船舶、石油管道等
• 不过，具有共轭双键的长链并不足以造成
它的导电，要能导电必须对这种塑料动点 手脚，一则将部份电子移出，一则加入一 些电子，这种过程称为掺杂
金属之Eg值几乎为0 eV ，半导体材料Eg值在1.0~3.5 eV之间， 绝缘体之Eg值则远大于3.5 eV。
四 高分子材料导电能力的影响因素
导电高分子材料聚乙炔的电导率
掺杂方法
掺杂剂
未掺杂型
顺式聚乙炔
反式聚乙炔
p－掺杂型（氧化型） 碘蒸汽掺杂
五氟化二砷掺杂
高氯酸蒸汽
电化学掺杂
n－掺杂型（还原型） 萘基钾掺杂
萘基钠掺杂
电导率，S/m
1.7×10－7 4.4 ×10－3 5.5×104 1.2×105 5×103 1×105 2×104 103～104
高分子材料导电能力的影响因素
掺杂率对导电高分子材料导电能力的影响
掺杂率小时，电导率随着掺 杂率的增加而迅速增加；当达到一 定值后，随掺杂率增加的变化电导 率变化很小，此时为饱和掺杂率。
导电高分子材料的应用
半导体特性的应用－太阳能电池
导电高分子可制成太阳电池，结 构与发光二极管相近，但机制却相反， 它是将光能转换成电能。 优势在于廉 价的制备成本，迅速的制备工艺，具 有塑料的拉伸性、弹性和柔韧性 。
导电高分子材料的应用
导体特性的应用
抗静电 理想的电磁屏蔽材料，可以应用在计算机、电视机、起搏器等 电磁波遮蔽涂布 能够吸收微波，因此可以做隐身飞机的涂料 防蚀涂料 能够防腐蚀，可以用在火箭、船舶、石油管道等
导电高分子材料聚吡咯资料讲解
导电高分子材料聚吡咯
导电高分子的分类
所谓导电高分子是由具有共轭π键的高 分子经化学或电化学“掺杂”使其由绝 缘体转变为导体的一类高分子材料。它 完全不同于由金属或碳粉末与高分子共 混而制成的导电塑料。
根据导电载流子的不同，结构型导电高 分子有两种导电形式：电子导电和离子 传导。
一般认为，四类聚合物具有导电性：高 分子电解质、共轭体系聚合物、电荷转 移络合物和金属有机螯合物。其中除高 分子电解质是以离子传导为主外，其余 三类聚合物都是以电子传导为主的。
3、3-取代聚吡咯的合成：易溶解、加 工
谢谢
此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更 如图 1(a)。
质子酸机理: 。所谓质子酸机理，即高 聚物链与掺杂剂之间无电子的迁移，而 是掺杂剂的质子附加于主链的碳原子上， 质子所带电荷在一段共轭链上延展开来， 如式(3)所示
三、PPy的制备及其影响电导率的
因素
目前，PPy导电高分子材料的制备主要 有2 种方法：电化学合成法和化学氧化 法。其中，化学氧化法得到的一般为粉 末样品，而电化学合成法则可直接得到 导电PPy 薄膜。
电化学合成法：电化学合成法是通过控 制电化学氧化聚合条件(含吡咯单体的 电解液、支持电解质和溶剂、聚合电位、 电流和温度等)，在电极上沉积为导电 PPy薄膜
影响电化学合成法制备的PPy导电性的 因素主要有掺杂剂、介质的选择、反应 体系的理化性质等。
掺杂剂：经实验表明但吡咯单体和电解 液的浓度分别为0.2和0.3mol/L，温度 为0℃，电流密度为0.3mA/cm2 时，
二、聚吡咯导电机理
优点：具有共轭双键的导电高分子聚吡 咯由于合成方便、抗氧化性能好，与其 他导电高分子相比，因具有电导率较高、 易成膜、柔软、无毒等优点
导电高分子的分类
所谓导电高分子是由具有共轭π键的高 分子经化学或电化学“掺杂”使其由绝 缘体转变为导体的一类高分子材料。它 完全不同于由金属或碳粉末与高分子共 混而制成的导电塑料。
根据导电载流子的不同，结构型导电高 分子有两种导电形式：电子导电和离子 传导。
一般认为，四类聚合物具有导电性：高 分子电解质、共轭体系聚合物、电荷转 移络合物和金属有机螯合物。其中除高 分子电解质是以离子传导为主外，其余 三类聚合物都是以电子传导为主的。
3、3-取代聚吡咯的合成：易溶解、加 工
谢谢
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质子酸机理: 。所谓质子酸机理，即高 聚物链与掺杂剂之间无电子的迁移，而 是掺杂剂的质子附加于主链的碳原子上， 质子所带电荷在一段共轭链上延展开来， 如式(3)所示
三、PPy的制备及其影响电导率的
因素
目前，PPy导电高分子材料的制备主要 有2 种方法：电化学合成法和化学氧化 法。其中，化学氧化法得到的一般为粉 末样品，而电化学合成法则可直接得到 导电PPy 薄膜。
电化学合成法：电化学合成法是通过控 制电化学氧化聚合条件(含吡咯单体的 电解液、支持电解质和溶剂、聚合电位、 电流和温度等)，在电极上沉积为导电 PPy薄膜
影响电化学合成法制备的PPy导电性的 因素主要有掺杂剂、介质的选择、反应 体系的理化性质等。
掺杂剂：经实验表明但吡咯单体和电解 液的浓度分别为0.2和0.3mol/L，温度 为0℃，电流密度为0.3mA/cm2 时，
二、聚吡咯导电机理
优点：具有共轭双键的导电高分子聚吡 咯由于合成方便、抗氧化性能好，与其 他导电高分子相比，因具有电导率较高、 易成膜、柔软、无毒等优点
功能高分子材料电子型导电聚合物材料PPT课件
电子导电聚合物的性质
一是酸碱化学掺杂，主要是对聚苯胺型导电高分子材料，在与质子酸 反应后聚苯胺中的氨基发生质子化，引起分子内电子转移，改变分子轨 道荷电状态，产生载流子。二是光掺杂，当导电高分子材料吸收光能后 价电子跃迁到导带，分子进入激发态，然后产生负离子对，构成载流子 实现掺杂过程。三是电荷注入掺杂，是利用各种电子注入方法直接将电 子注入导电高分子材料，改变其分子轨道荷电状态。
制备方法
3.2 间接法 利用间接法制备聚乙炔型导电聚合物还可以采用饱和聚合物的消除反
应生成共轭结构的方法。聚氯乙烯脱出氯化氢生成共轭聚合物就是采用 这种方法。
制备方法
3.2 间接法 但是采用这种方法制成的聚合物电导率不高，其原因是在脱氯化氢过
程中有交联反应发生，导致共轭链中出现缺陷，共轭链缩短。还有一个 原因是生成的共轭链构型多样，同样影响导电能力的提高。我们可以采 用类似方法以丁二烯为原料，通过氯代和脱氯化氢反应制备聚乙炔型导 电聚合物，消除反应在强碱性条件下进行，在一定程度上克服了上述缺 陷。
制备方法
制备方法可以归结为如何形成大线性共轭结构。制备方法的分类：
直接法是直接以单体为原料，一步合成大共轭结构。 间接法是在得到聚合物后需要一个或多个转化步骤，在聚合物链上生 成共轭结构。
制备方法
3.1 直接法 利用某些单体直接通过聚合反应生成具有线性共轭结构的高分子称
为直接合成法。目前直接法制备具有电子导电能力的线性共轭结构聚合 物主要有聚乙炔型、聚芳香烃和芳香杂环三类。
制备方法
3.2 间接法 但是采用这种方法制成的聚合物电导率不高，其原因是在脱氯化氢过
程中有交联反应发生，导致共轭链中出现缺陷，共轭链缩短。还有一个 原因是生成的共轭链构型多样，同样影响导电能力的提高。我们可以采 用类似方法以丁二烯为原料，通过氯代和脱氯化氢反应制备聚乙炔型导 电聚合物，消除反应在强碱性条件下进行，在一定程度上克服了上述缺 陷。间接法还可以制备聚苯。
导电高分子材料聚吡咯 ppt课件
导电高分子的分类
所谓导电高分子是由具有共轭π键的高 分子经化学或电化学“掺杂”使其由绝 缘体转变为导体的一类高分子材料。它 完全不同于由金属或碳粉末与高分子共 混而制成的导电塑料。
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材料和组成
结构性（本身 固有导电性）
复合型（本身 不具有导电性）
聚乙烯、聚吡 咯、聚苯胺等
导电涂料、导 电橡胶等
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影响电化学合成法制备的PPy导电性的 因素主要有掺杂剂、介质的选择、反应 体系的理化性质等。
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掺杂剂：经实验表明但吡咯单体和电解 液的浓度分别为0.2和0.3mol/L，温度为 0℃，电流密度为0.3mA/cm2 时，
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介质的选择：
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反应体系的理化性质：包括反应温度、 pH 值、电压、电流密度等对PPy 的导电 性也有不同程度的影响。大量研究表明， 随反应温度提高、PH值的升高PPy 的导 电率反而下降。
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2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
电化学合成法是通过控制电化学氧化聚合条件含吡咯单体的电解液支持电解质和溶剂聚合电位电流和温度等在电极上沉积为导电ppy薄膜影响电化学合成法制备的ppy导电性的因素主要有掺杂剂介质的选择反应体系的理化性质等
导电高分子材料聚吡咯
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1
导电高分子PPT课件
You Know, The More Powerful You Will Be
18
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX
时 间：XX年XX月XX日
19
可弯曲、大面积和低成本等优点。 ——实用化的突破口
12
导电高分子的应用
2.分子导线
❖ 一个分子类似于一根导线。 ❖ 可用于高灵敏度检测、超大规模集
成技术等。 ❖ “模板聚合、分子束沉积等方法制
备“分子导线”或导电高分子微管 (或纳米管)
13
导电高分子的应用
3.二次电池
高分子掺杂态 储存电能、脱 掺杂过程中释 放电能
导电高分子 及其应用
导 师 ： 虞星炬研究员 马小军研究员
1
❖导电高分子的定义 ❖导电高分子的历史 ❖导电原理 ❖导电高分子的种类 ❖导电高分子的特性 ❖导电高分子的应用 ❖问题与挑战
2
导电高分子
导电高分子是指具有共轭π-键， 其本身或经过“掺杂”后具有 导电性的一类高分子材料。
✓ 高分子链 ✓ 与链非键合的阴离子或阳离子
3
导电高分子的发展
1862年Lethebi——聚苯胺 1977年白川和MacDiarmid—
—掺杂聚乙炔（电导率达 102s/cm） 1986年，Elsenbaumer R.L.等 人得到了可溶性聚噻吩
4
种 类
名称 聚乙炔 聚噻吩 聚吡咯 聚苯胺 聚苯
结构
(
)
Sn
(
)
Nn
H
(
NH )n
(
)
Hn
的
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谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX
时 间：XX年XX月XX日
19
可弯曲、大面积和低成本等优点。 ——实用化的突破口
12
导电高分子的应用
2.分子导线
❖ 一个分子类似于一根导线。 ❖ 可用于高灵敏度检测、超大规模集
成技术等。 ❖ “模板聚合、分子束沉积等方法制
备“分子导线”或导电高分子微管 (或纳米管)
13
导电高分子的应用
3.二次电池
高分子掺杂态 储存电能、脱 掺杂过程中释 放电能
导电高分子 及其应用
导 师 ： 虞星炬研究员 马小军研究员
1
❖导电高分子的定义 ❖导电高分子的历史 ❖导电原理 ❖导电高分子的种类 ❖导电高分子的特性 ❖导电高分子的应用 ❖问题与挑战
2
导电高分子
导电高分子是指具有共轭π-键， 其本身或经过“掺杂”后具有 导电性的一类高分子材料。
✓ 高分子链 ✓ 与链非键合的阴离子或阳离子
3
导电高分子的发展
1862年Lethebi——聚苯胺 1977年白川和MacDiarmid—
—掺杂聚乙炔（电导率达 102s/cm） 1986年，Elsenbaumer R.L.等 人得到了可溶性聚噻吩
4
种 类
名称 聚乙炔 聚噻吩 聚吡咯 聚苯胺 聚苯
结构
(
)
Sn
(
)
Nn
H
(
NH )n
(
)
Hn
的
导电高分子材料聚吡咯
导电高分子材料聚吡咯
Байду номын сангаас
胡伟伟 070804208
a
1
• 一、导电高分子分类 • 二、聚吡咯导电机理 • 三、PPy的制备及影响电导率的因素 • 四、Ppy的性能改进
a
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导电高分子的分类
• 所谓导电高分子是由具有共轭π键的高分子 经化学或电化学“掺杂”使其由绝缘体转 变为导体的一类高分子材料。它完全不同 于由金属或碳粉末与高分子共混而制成的 导电塑料。
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三、PPy的制备及其影响电导率的因素
• 目前，PPy导电高分子材料的制备主要有2 种方法：电化学合成法和化学氧化法。其 中，化学氧化法得到的一般为粉末样品， 而电化学合成法则可直接得到导电PPy 薄膜。
a
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• 电化学合成法：电化学合成法是通过控制 电化学氧化聚合条件(含吡咯单体的电解液、 支持电解质和溶剂、聚合电位、电流和温 度等)，在电极上沉积为导电PPy薄膜
a
3
a
4
• 根据导电载流子的不同，结构型导电高分 子有两种导电形式：电子导电和离子传导。
• 一般认为，四类聚合物具有导电性：高分 子电解质、共轭体系聚合物、电荷转移络 合物和金属有机螯合物。其中除高分子电 解质是以离子传导为主外，其余三类聚合 物都是以电子传导为主的。
a
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二、聚吡咯导电机理
• 优点：具有共轭双键的导电高分子聚吡咯 由于合成方便、抗氧化性能好，与其他导 电高分子相比，因具有电导率较高、易成 膜、柔软、无毒等优点
温度提高、PH值的升高PPy 的导电率反而下 降。
a
17
• 化学氧化法：化学氧化法是在一定的反应 介质中加入特定的氧化剂，使得单体在反 应中直接生成聚合物并同时完成掺杂过程。
Байду номын сангаас
胡伟伟 070804208
a
1
• 一、导电高分子分类 • 二、聚吡咯导电机理 • 三、PPy的制备及影响电导率的因素 • 四、Ppy的性能改进
a
2
导电高分子的分类
• 所谓导电高分子是由具有共轭π键的高分子 经化学或电化学“掺杂”使其由绝缘体转 变为导体的一类高分子材料。它完全不同 于由金属或碳粉末与高分子共混而制成的 导电塑料。
a
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三、PPy的制备及其影响电导率的因素
• 目前，PPy导电高分子材料的制备主要有2 种方法：电化学合成法和化学氧化法。其 中，化学氧化法得到的一般为粉末样品， 而电化学合成法则可直接得到导电PPy 薄膜。
a
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• 电化学合成法：电化学合成法是通过控制 电化学氧化聚合条件(含吡咯单体的电解液、 支持电解质和溶剂、聚合电位、电流和温 度等)，在电极上沉积为导电PPy薄膜
a
3
a
4
• 根据导电载流子的不同，结构型导电高分 子有两种导电形式：电子导电和离子传导。
• 一般认为，四类聚合物具有导电性：高分 子电解质、共轭体系聚合物、电荷转移络 合物和金属有机螯合物。其中除高分子电 解质是以离子传导为主外，其余三类聚合 物都是以电子传导为主的。
a
5
二、聚吡咯导电机理
• 优点：具有共轭双键的导电高分子聚吡咯 由于合成方便、抗氧化性能好，与其他导 电高分子相比，因具有电导率较高、易成 膜、柔软、无毒等优点
温度提高、PH值的升高PPy 的导电率反而下 降。
a
17
• 化学氧化法：化学氧化法是在一定的反应 介质中加入特定的氧化剂，使得单体在反 应中直接生成聚合物并同时完成掺杂过程。
导电高分子3 导电高分子概述课件
分
+e -e
子(N Hຫໍສະໝຸດ H+N)(
N
n
H
+
N)
Hn
的
中 间 氧 化 态EB +e -e
蓝色
特( 性
N 全 还原 态LEB
N)
n
淡黄 色 -0.2V
0.5V
绿色
导 电 4.响应速度快 高 分 子 响应速度快(10-13 sec) 的 特 性
导 电 高 分 子 的 应 用
导电高分子的应用
1.发光二极管
❖ 1990 年R. H. Friend首次报道。 ❖ 高分子发光二极管具有颜色可调、
可弯曲、大面积和低成本等优点。 ——实用化的突破口
导电高分子的应用
2.分子导线
❖ 一个分子类似于一根导线。 ❖ 可用于高灵敏度检测、超大规模集
成技术等。 ❖ “模板聚合、分子束沉积等方法制
备“分子导线”或导电高分子微管 (或纳米管)
导电高分子 及其应用
博士生 ： 导 师：
刘兆丽 虞星炬研究员 马小军研究员
导电高分子的发展
1862年Lethebi——聚苯胺 1977年白川和MacDiarmid—
—掺杂聚乙炔（电导率达 102s/cm） 1986年，Elsenbaumer R.L.等 人得到了可溶性聚噻吩
种 类
名称 聚乙炔 聚噻吩 聚吡咯 聚苯胺 聚苯
导电高分子的应用
3.二次电池
高分子掺杂态 储存电能、脱 掺杂过程中释 放电能
——全塑电 池
输出电压3V、电池容量3mA.h，复充放电上千次。
导电高分子的应用
4.生物传感器
葡萄糖传感 器、尿素传 感器、乳酸 传感器、胆 固醇传感器
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导电高分子材料聚吡咯
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一、导电高分子分类 二、聚吡咯导电机理 三、PPy的制备及影响电导率的因素 四、Ppy的性能改进
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
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二、聚吡咯导电机理
优点：具有共轭双键的导电高分子聚吡 咯由于合成方便、抗氧化性能好，与其 他导电高分子相比，因具有电导率较高、 易成膜、柔软、无毒等优点
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聚吡咯(polypyrrole,PPy)掺杂后才具有较 好的导电性。常用的掺杂剂有金属盐类 如如FeCl3，卤素如I2、Br2，质子酸如 H2SO4 及路易斯酸如BF3 等。不同种类 的掺杂剂对PPy掺杂以形成高导电性的 机理不同，一般分为电荷转移机理和质 子酸机理。
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此时PPy的链结构即为一般的氧化掺杂结构， 如图 1(a)。
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质子酸机理: 。所谓质子酸机理，即高 聚物链与掺杂剂之间无电子的迁移，而 是掺杂剂的质子附加于主链的碳原子上， 质子所带电荷在一段共轭链上延展开来， 如式(3)所示
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三、PPy的制备及其影响电导率的因素
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化学氧化法：化学氧化法是在一定的反 应介质中加入特定的氧化剂，使得单体 在反应中直接生成聚合物并同时完成掺 杂过程。
表面活性剂、反应时间、反应温度及反 应制备工艺对Ppy的导电性都有影响
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四、聚吡咯的性能改进
1、聚吡咯与纳米材料的复合：保留导 电性能的同时可降低材料成本，而且又 赋予材料其他功能特征。
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影响电化学合成法制备的PPy导电性的 因素主要有掺杂剂、介质的选择、反应 体系的理化性质等。
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掺杂剂：经实验表明但吡咯单体和电解 液的浓度分别为0.2和0.3mol/L，温度为 0℃，电流密度为0.3mA/cm2 时，
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介质的选择：
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反应体系的理化性质：包括反应温度、 pH 值、电压、电流密度等对PPy 的导电 性也有不同程度的影响。大量研究表明， 随反应温度提高、PH值的升高PPy 的导 电率反而下降。
目前，PPy导电高分子材料的制备主要 有2 种方法：电化学合成法和化学氧化 法。其中，化学氧化法得到的一般为粉 末样品，而电化学合成法则可直接得到 导电PPy 薄膜。
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14பைடு நூலகம்
电化学合成法：电化学合成法是通过控 制电化学氧化聚合条件(含吡咯单体的 电解液、支持电解质和溶剂、聚合电位、 电流和温度等)，在电极上沉积为导电 PPy薄膜
2、聚吡咯与其他聚合物的复合：如可 以提高尼龙-66的结晶度和结晶度完整 性，其复合膜表面的Ppy具有网状结构 等。
3、3-取代聚吡咯的合成：易溶解、加 工
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21
谢谢
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复合型（本身 不具有导电性）
聚乙烯、聚吡 咯、聚苯胺等
导电涂料、导 电橡胶等
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根据导电载流子的不同，结构型导电高 分子有两种导电形式：电子导电和离子 传导。
一般认为，四类聚合物具有导电性：高 分子电解质、共轭体系聚合物、电荷转 移络合物和金属有机螯合物。其中除高 分子电解质是以离子传导为主外，其余 三类聚合物都是以电子传导为主的。
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电荷转移机理： 按此机理掺杂时，聚 合物链给出电子，掺杂剂被还原成掺杂 剂离子，然后此离子与聚合物链形成复 合物以保持电中性。这种复合物称为给 体(D)和受体(A)复合物，其形成过程可 用式(1)表示：D+A←→Dδ＋……Aδ-
←→D＋……A-
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，以FeCl3为氧化剂制备PPy， 反应按式(2)进行，并通过电荷 转移形成复合物。
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
导电高分子的分类
所谓导电高分子是由具有共轭π键的高 分子经化学或电化学“掺杂”使其由绝 缘体转变为导体的一类高分子材料。它 完全不同于由金属或碳粉末与高分子共 混而制成的导电塑料。
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材料和组成
结构性（本身 固有导电性）
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一、导电高分子分类 二、聚吡咯导电机理 三、PPy的制备及影响电导率的因素 四、Ppy的性能改进
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2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
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二、聚吡咯导电机理
优点：具有共轭双键的导电高分子聚吡 咯由于合成方便、抗氧化性能好，与其 他导电高分子相比，因具有电导率较高、 易成膜、柔软、无毒等优点
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聚吡咯(polypyrrole,PPy)掺杂后才具有较 好的导电性。常用的掺杂剂有金属盐类 如如FeCl3，卤素如I2、Br2，质子酸如 H2SO4 及路易斯酸如BF3 等。不同种类 的掺杂剂对PPy掺杂以形成高导电性的 机理不同，一般分为电荷转移机理和质 子酸机理。
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此时PPy的链结构即为一般的氧化掺杂结构， 如图 1(a)。
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质子酸机理: 。所谓质子酸机理，即高 聚物链与掺杂剂之间无电子的迁移，而 是掺杂剂的质子附加于主链的碳原子上， 质子所带电荷在一段共轭链上延展开来， 如式(3)所示
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三、PPy的制备及其影响电导率的因素
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化学氧化法：化学氧化法是在一定的反 应介质中加入特定的氧化剂，使得单体 在反应中直接生成聚合物并同时完成掺 杂过程。
表面活性剂、反应时间、反应温度及反 应制备工艺对Ppy的导电性都有影响
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四、聚吡咯的性能改进
1、聚吡咯与纳米材料的复合：保留导 电性能的同时可降低材料成本，而且又 赋予材料其他功能特征。
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影响电化学合成法制备的PPy导电性的 因素主要有掺杂剂、介质的选择、反应 体系的理化性质等。
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掺杂剂：经实验表明但吡咯单体和电解 液的浓度分别为0.2和0.3mol/L，温度为 0℃，电流密度为0.3mA/cm2 时，
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介质的选择：
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反应体系的理化性质：包括反应温度、 pH 值、电压、电流密度等对PPy 的导电 性也有不同程度的影响。大量研究表明， 随反应温度提高、PH值的升高PPy 的导 电率反而下降。
目前，PPy导电高分子材料的制备主要 有2 种方法：电化学合成法和化学氧化 法。其中，化学氧化法得到的一般为粉 末样品，而电化学合成法则可直接得到 导电PPy 薄膜。
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电化学合成法：电化学合成法是通过控 制电化学氧化聚合条件(含吡咯单体的 电解液、支持电解质和溶剂、聚合电位、 电流和温度等)，在电极上沉积为导电 PPy薄膜
2、聚吡咯与其他聚合物的复合：如可 以提高尼龙-66的结晶度和结晶度完整 性，其复合膜表面的Ppy具有网状结构 等。
3、3-取代聚吡咯的合成：易溶解、加 工
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复合型（本身 不具有导电性）
聚乙烯、聚吡 咯、聚苯胺等
导电涂料、导 电橡胶等
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根据导电载流子的不同，结构型导电高 分子有两种导电形式：电子导电和离子 传导。
一般认为，四类聚合物具有导电性：高 分子电解质、共轭体系聚合物、电荷转 移络合物和金属有机螯合物。其中除高 分子电解质是以离子传导为主外，其余 三类聚合物都是以电子传导为主的。
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电荷转移机理： 按此机理掺杂时，聚 合物链给出电子，掺杂剂被还原成掺杂 剂离子，然后此离子与聚合物链形成复 合物以保持电中性。这种复合物称为给 体(D)和受体(A)复合物，其形成过程可 用式(1)表示：D+A←→Dδ＋……Aδ-
←→D＋……A-
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，以FeCl3为氧化剂制备PPy， 反应按式(2)进行，并通过电荷 转移形成复合物。
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
导电高分子的分类
所谓导电高分子是由具有共轭π键的高 分子经化学或电化学“掺杂”使其由绝 缘体转变为导体的一类高分子材料。它 完全不同于由金属或碳粉末与高分子共 混而制成的导电塑料。
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材料和组成
结构性（本身 固有导电性）