导电聚苯胺纳米片的合成与表征
导电聚苯胺的制备方法及应用
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（conductive polyaniline）是一种具有导电性的聚合物材料，具有良好的导电性、可调控性和化学稳定性的特点。
它可以通过一系列的化学方法进行合成，而且在能源存储、传感器、光电器件等领域具有广泛的应用前景。
二、导电聚苯胺的制备方法导电聚苯胺可以通过化学氧化聚合法、电化学聚合法和生物法等多种方法进行制备。
2.1 化学氧化聚合法化学氧化聚合法是导电聚苯胺制备的主要方法之一。
通常使用苯胺（aniline）作为单体，氧化剂作为引发剂。
具体步骤如下： 1. 在室温下将苯胺溶解在酸性或碱性溶液中； 2. 慢慢加入氧化剂，使苯胺氧化为导电聚苯胺； 3. 继续搅拌和加热，使反应进行完全； 4. 过滤、洗涤、干燥得到导电聚苯胺。
2.2 电化学聚合法电化学聚合法是另一种常用的导电聚苯胺制备方法。
具体步骤如下： 1. 准备电解槽，其中包含两个电极（工作电极和对电极）和电解质溶液； 2. 将苯胺溶液加入电解槽，以工作电极为阳极，在一定电位下进行电解； 3. 通过对电极吸引氧化的苯胺阳离子，使其在工作电极上还原为导电聚苯胺； 4. 继续电解一段时间，直到得到所需的导电聚苯胺。
2.3 生物法生物法是一种新兴的导电聚苯胺制备方法，利用微生物和酶的活性来实现聚合反应。
具体步骤如下： 1. 首先选择一种能够催化聚苯胺聚合的微生物或酶； 2. 将微生物或酶与苯胺和氧化剂一起共同反应，使聚苯胺在微生物或酶的催化下形成； 3. 继续培养和培育微生物或酶，使产物得到进一步优化。
三、导电聚苯胺的应用领域导电聚苯胺在各个领域都有广泛的应用，以下列举了其中的几个典型应用领域。
3.1 能源存储领域导电聚苯胺作为一种具有导电特性和化学稳定性的聚合物材料，可用于高性能电池、超级电容器等能源存储设备的制备。
它可以作为电极材料，提高电池的电导率和储能密度。
3.2 传感器领域导电聚苯胺具有灵敏度高、响应速度快的特点，在生物传感器、化学传感器等领域有广泛应用。
导 电 聚 苯 胺 的 化 学 合 成 及 导 电 性 能
导电聚苯胺的化学合成及导电性能魏渊石圆圆罗亚茹刘正伦（广州大学化学化工学院化工系）摘要导电聚苯胺是结构和性能最稳定的导电高分子材料, 有较广泛的应用前景。
本实验用化学氧化合成方法，研究了氧化剂种类、用量以及介质酸的浓度等因素对苯胺聚合反应及产物性能的影响，并运用四探针法在电阻率测试仪上完成了PAn的电导率测试。
关键词导电聚苯胺，化学合成，掺杂，电导率前言传统的有机化合物由于分子间的相互作用弱，一般皆认为是绝缘体。
因而过去一直只注重高分子材料的力学性能和化学性能。
20世纪50年代初人们发现有些有机物具有半导体性质；60年代末又发现了一些具有特殊晶体结构的电荷转移复合物；70年代初发现了具有一定的导电性的四硫富瓦烯一四睛代对苯醒二甲烷(TTF一TCNQ)。
1977年人们发现：聚乙炔化学掺杂后电导率急剧增加，可以达到金属秘的导电性能。
此后人们开始关注高分子材料的导电性，逐渐开发出各种导电性高分子材料，如聚乙炔、聚毗咯、聚噬吩和聚苯胺等。
直到1984年聚苯胺才被MacDiarmid等人重新开发，他们在酸性条件下制备了高电导率的聚苯胺；1987年，日本桥石公司和精工电子公司联合制得了用聚苯胺为电极制成的钮扣式二次电池作为商品投向市场,使聚苯胺很快成为导电高分子中的研究热点[1]。
本实验采用盐酸进行掺杂，使苯胺氧化聚合为聚苯胺，而且就氧化剂的种类与用量、介质酸的浓度等因素对苯胺聚合产物的产率和导电性能的影响等进行了探究。
其聚合反应历程如0.1所示【2】图0.1 Radical reaction course of PANI polymerization 聚合反应可以分为三步：链引发、链增长和链终止。
首先，苯胺被慢速氧化形成阳离子自由基，苯胺阳离子自由基的形成是决定反应速率主要的一步。
接着，这个自由基阳离子可能失去质子或电子，与苯胺单体结合生成一个苯胺的二聚体，这种结合主要是以头尾相连接的方式结合，二聚体一旦形成，就可以被氧化剂迅速的氧化成醒亚胺结构，这是因为它的氧化潜能低于苯胺的氧化潜能。
导电聚苯胺的制备方法及应用
导电聚苯胺的制备方法及应用导电聚苯胺是一种具有导电性质的高分子材料，其制备方法主要有化学氧化聚合法、电化学聚合法以及光聚合法等。
导电聚苯胺具有优良的导电性能和化学稳定性，因此在许多领域具有广泛的应用，如电子学、能源储存和传感器等。
一、化学氧化聚合法化学氧化聚合法是制备导电聚苯胺最常用的方法之一、该方法通过将苯胺溶解在酸性溶液中，然后加入氧化剂与苯胺反应，从而聚合形成导电聚苯胺。
具体的制备过程如下：1.酸性溶液的制备：将硫酸等酸性物质溶解在水中，调整pH值为酸性。
2.混合物的制备：将苯胺溶解在酸性溶液中，并加入氧化剂。
常用的氧化剂包括过硫酸铵、过氧化氢等。
3.聚合反应：将混合物在室温下静置一段时间，即可观察到溶液由无色逐渐变为蓝色或绿色，说明导电聚苯胺的形成。
4.聚合产物的处理：将聚合产物通过过滤、洗涤等方法进行固体分离和纯化。
二、电化学聚合法电化学聚合法是一种通过电活性物质进行电化学聚合的方法。
该方法通常使用两个电极（阳极和阴极）将苯胺溶液置于电解质中，通过控制电极之间的电势差，使苯胺发生氧化和还原反应，从而聚合形成导电聚苯胺。
具体的制备过程如下：1.电解槽的制备：将两个金属电极（阳极和阴极）插入电解质中，保持一定的距离。
2.溶液的制备：将苯胺溶解在电解质中，形成聚合溶液。
3.聚合反应：通过施加电压或电流，将电解槽连接到外部电源上，控制电极之间的电势差，使苯胺发生氧化和还原反应，从而聚合形成导电聚苯胺。
4.聚合产物的处理：将电极从聚合溶液中取出，经过洗涤、干燥等处理，得到聚合产物。
三、光聚合法光聚合法是一种利用光照激发苯胺发生聚合反应的方法。
该方法首先将苯胺溶解在溶剂中，然后加入光敏剂，通过光源的照射，使苯胺发生氧化聚合。
具体的制备过程如下：1.溶液的制备：将苯胺溶解在溶剂中，形成聚合溶液。
2.光敏剂的添加：适量的光敏剂被加入到聚合溶液中。
3.光照反应：将聚合溶液放置在光源下，进行照射。
光敏剂与光源发生反应，释放活性物质，使苯胺发生氧化聚合反应，形成导电聚苯胺。
聚苯胺纳米材料的制备与表征.docx
聚苯胺纳米材料的制备与表征导电聚苯胺以其较高的电导率、良好的稳定性以及单体廉价易得、合成简单、具有独特的掺杂/脱掺杂机理等优点，一直是导电高分子材料的研究热点［1］，并且在电磁屏蔽、太阳能电池、超级电容器［4］、化学传感器［5］、防腐蚀［6］、气体分离及催化等方面有着广阔的应用前景．聚苯胺的合成方法有很多，如乳液聚合法、微乳液聚合法、模板浸渍法、界面聚合法、快速混合法、电化学聚合法等，其中快速混合法是在掺杂剂存在的条件下，将含有苯胺的溶液与含有氧化剂的溶液快速混合，这种方法不仅操作简便、工艺简单、条件温和，而且能够防止由于氧化剂的浓度不均匀和苯胺聚合的自催化作用引起的聚合不均匀现象［10］．本文以对甲苯磺酸为掺杂酸，以苯胺为单体，过硫酸铵为氧化剂，在水溶液中进行苯胺的单体氧化聚合，通过控制n(掺杂酸)/n(单体)，合成不同掺杂比例的聚苯胺．通过测试不同掺杂比例的聚苯胺的导电性能，确定最优的对甲苯磺酸掺杂量．1实验方法1．1试剂与仪器苯胺(An)，AＲ，XX市大茂化学试剂厂;过硫酸铵(APS)，AＲ，XX市科密欧化学试剂有限公司;对甲苯磺酸(APS)，AＲ，XX市大茂化学试剂厂;乙醇，AＲ，XX市恒兴化学试剂制造有限公司;去离子水．苯胺单体使用前经一次减压蒸馏，其他试剂未经处理直接使用．1．2合成方法酸掺杂PANI的合成方法:取蒸馏后的苯胺单体0．54mL和20mL不同浓度的对甲苯磺酸配置成混合溶液A，再配置1．37g过硫酸铵和20mL不同浓度的对甲苯磺酸的混合溶液B，将B 溶液直接倒入A溶液中，室温下闭口静置，反应8h．将所得混合溶液抽滤，所得沉淀即为聚苯胺粗产品．分别用去离子水和无水乙醇洗涤聚苯胺粗产品数次至洗脱液呈无色且pH中性，通风干燥箱中85℃干燥24h后取出，研磨得样．本征态PANI的合成方法:将墨绿色的掺杂态聚苯胺用1．5mol/L的氨水浸泡过夜，次日抽滤，利用相同浓度的氨水洗涤数次，再用蒸馏水洗涤至滤液pH呈中性，85℃干燥后即得本征态的PANI．1．3测试与表征聚苯胺结构用傅立叶变换红外光谱仪(FTIＲspectra，Frentier，Perkinelmer公司)，紫外可见光谱仪(UV–Visspectra，CAＲY－300，美国Varian公司)，扫描电子显微镜(JSM－6360LV)，数显电导率仪(DDS－11A)．2结果与讨论2．1红外光谱分析图1和图2为本征态以及不同比例掺杂的聚苯胺的傅里叶变换红外光谱图，其中图1中掺杂态聚苯胺的掺杂比例为n(TSA)/n(An)=1．由图1和图2可知，本征态PANI分别在1588、1494、1301、1163和827cm－1附近特征吸收峰，分别依次对应聚苯胺链上醌式、苯式结构的骨架振动伸缩特征吸收峰，C－N的伸缩振动峰，N－Q－N(Q为醌环)的特征吸收峰，苯环中C－C弯曲振动特征吸收峰和醌环中的C－H的特征吸收峰．掺杂后的聚苯胺含有聚苯胺基本官能团的所特有的特征吸收峰，说明掺杂的对甲苯磺酸的聚苯胺保留着聚苯胺的基本结构．但掺杂后聚苯胺的红外特征吸收峰相对未掺杂的峰强明显减弱;另一方面，掺杂对甲苯磺酸后的聚苯胺和未掺杂的相比，聚苯胺的特征吸收峰向低波数分别移动了大约26、16、10、30、16cm－1波数，这充分说明掺杂剂的掺杂量对聚苯胺的结构有一定的影响．这可能是由于掺杂的对甲苯磺酸可能使得聚苯胺分子链中的电子云密度降低，降低了原子间的力常数，产生诱导效应．同时掺杂作用使得分子链中的电子的离域化作用增强，产生共轭效应．以上两种效应同时作用，使得聚苯胺的红外吸收峰向低波数发生了移动．2．2紫外可见光谱分析图3为不同比例的对甲苯磺酸掺杂后的聚苯胺的紫外可见吸收光谱图．从图3中可以看出，未掺杂和掺杂对甲苯磺酸的聚苯胺均分别在330nm和627nm处出现了特征吸收峰，依次对应苯环的π－π*跃迁和醌环结构的特征吸收峰．掺杂对甲苯磺酸后的聚苯胺依然保留了聚苯胺的特征吸收峰，但本征态PANI的吸收峰由于掺杂发生了红移．其中当n(TSA)/n(An)=0．5时，掺杂后的聚苯胺与本征态相比，其特征峰从330nm红移至334nm，627nm红移至631nm，且峰强最强，峰宽加大．这可能是因为对甲苯磺酸掺杂后的聚苯胺分子链上电荷离域的更为充分，π电子更容易跃迁，跃迁时所需能量更低，有利于电荷的离域，形成共轭结构的程度提高，因此大大增强了聚苯胺材料的导电性能．2．3对甲苯磺酸掺杂的聚苯胺的微观形貌分析图4是对甲苯磺酸掺杂后的聚苯胺扫描电镜图片．据报道［14］，高浓度的强酸有利于聚苯胺纳米纤维的生成，中强酸和弱酸掺杂下即使酸的浓度很大也只产生纳米纤维和颗粒混合的聚苯胺．本研究掺杂酸选用的是对甲苯磺酸为强酸，且随着掺杂酸比例改变，掺杂态聚苯胺的形貌未出现大的改变，这主要和所加入酸的种类、酸度和浓度有关．本实验中对甲苯磺酸掺杂后的聚苯胺为片状结构，平均大小应在200～300nm左右．2．4掺杂聚苯胺的导电性能分析取一定量不同掺杂比例的聚苯胺材料，溶于20mL的N，N二甲基甲酰胺溶液中，静置隔夜后利用数显电导率仪测定其各自的电导率．图5为不同对甲苯磺酸的掺杂量对聚苯胺导电性能的影响，从图中可以看出，未掺杂酸的聚苯胺导电性能很差，而掺杂后的聚苯胺的电导率随着对甲苯磺酸掺杂量的增加呈先增大后减小的趋势．这是由于对甲苯磺酸在聚合过程中充当掺杂剂;适当增加对甲苯磺酸的量，聚苯胺链上的正电荷密度增加，有利于电导率的提高．而掺杂剂用量增加到一定程度以后，过量酸对聚合物主链上的正电荷有屏蔽作用，使正电荷密度降低，电导率呈下降趋势［15］．从图中可知，当n(TSA)/n(An)=0．5时，掺杂后的聚苯胺导电率最高，可以达到0.27S/cm．因此n(TSA)/n(An)=0．5为对甲苯磺酸掺杂聚苯胺的最佳条件．3结论选用对甲苯磺酸作为掺杂酸，利用快速混合法制备了有机酸掺杂的聚苯胺，并对其化学结构、晶型结构进行了分析．红外分析结果证明有机酸对聚苯胺进行了成功掺杂．扫描电镜的结果表明对甲苯磺酸掺杂后的聚苯胺为片状结构，平均大小在200～300nm左右．通过改变苯胺与有机酸的比例，测试了不同掺杂酸浓度下聚苯胺的电导率，。
导电聚苯胺的制备方法及应用
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。
聚苯胺电合成实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解聚苯胺的合成原理和电化学合成方法。
2. 掌握电化学合成聚苯胺的实验操作技能。
3. 研究不同合成条件对聚苯胺性能的影响。
二、实验原理聚苯胺（Polypyrrole，PPy）是一种具有导电性的导电聚合物，其合成方法主要有化学氧化法和电化学合成法。
本实验采用电化学合成法，通过在苯胺溶液中引入氧化剂，在电极上发生氧化还原反应，生成聚苯胺。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：苯胺、氧化剂（如过硫酸铵）、导电聚合物溶液、导电聚合物粉末、电极、电解液、电化学工作站等。
2. 实验仪器：电化学工作站、恒温水浴、磁力搅拌器、电子天平、玻璃电极、电极夹具、扫描电镜等。
四、实验步骤1. 准备工作：（1）配制苯胺溶液：称取一定量的苯胺，加入适量的溶剂（如无水乙醇）溶解，配制成一定浓度的苯胺溶液。
（2）配制氧化剂溶液：称取一定量的氧化剂，加入适量的溶剂溶解，配制成一定浓度的氧化剂溶液。
（3）准备电极：将导电聚合物粉末与导电聚合物溶液混合，涂覆在电极上，晾干备用。
2. 电化学合成：（1）将电极浸入电解液中，调整电极电位。
（2）开启电化学工作站，进行电化学合成实验，记录电流、电压等参数。
（3）实验结束后，取出电极，用扫描电镜观察聚苯胺的形貌。
3. 性能测试：（1）用电化学工作站测试聚苯胺的电化学性能，如电导率、氧化还原峰电流等。
（2）用电子天平称量电极的质量，计算聚苯胺的质量。
五、实验结果与分析1. 形貌观察：扫描电镜结果显示，聚苯胺在电极上形成均匀的薄膜，具有良好的导电性。
2. 电化学性能：（1）电导率：实验结果显示，聚苯胺的电导率随氧化剂浓度的增加而增加，在氧化剂浓度为0.1 mol/L时，电导率达到最大值。
（2）氧化还原峰电流：实验结果显示，聚苯胺的氧化还原峰电流随氧化剂浓度的增加而增加，在氧化剂浓度为0.1 mol/L时，氧化还原峰电流达到最大值。
六、实验结论1. 采用电化学合成法可以成功合成聚苯胺，且具有良好的导电性。
导电聚苯胺的制备方法及应用
导电聚苯胺的制备方法及应用导电聚苯胺（Conductive Polyaniline，简称PANI）是一种具有导电性的高分子化合物。
它由苯胺单体聚合而成，具有良好的导电性能和化学稳定性。
导电聚苯胺的制备方法主要包括化学氧化聚合法、电化学聚合法和生物合成法等。
下面将详细介绍这些制备方法及导电聚苯胺的应用。
一、化学氧化聚合法化学氧化聚合法是将苯胺单体在存在氧化剂的条件下进行聚合反应，实现导电聚苯胺的制备。
典型的氧化剂包括过氧化铁(III)、过硫酸铵和硫酸等。
制备过程中，苯胺单体首先与氧化剂发生氧化反应，形成导电聚苯胺。
化学氧化聚合法具有制备简单、操作容易的优点，适用于大规模生产导电聚苯胺。
然而，该方法中用到的化学品有毒或对环境有害，需要严密的防护装备和废物处理手段。
二、电化学聚合法电化学聚合法是将苯胺单体在电极表面以电化学方式进行聚合反应，制备导电聚苯胺。
这种方法一般采用三电极系统，即工作电极、对电极和参比电极。
工作电极是苯胺单体在电极上聚合成导电聚苯胺的区域，对电极起到催化剂的作用。
电化学聚合法可以制备大面积、连续性好的导电聚苯胺膜。
这种方法有助于控制导电聚苯胺的形貌和性能，例如导电性能和光电特性等。
此外，电化学聚合法对环境友好、反应过程可以在常温下进行。
但是，电化学聚合法需要专门的仪器设备，并且需要严格控制反应条件。
三、生物合成法生物合成法是利用微生物体内的酶参与导电聚苯胺的聚合反应。
例如，利用酵母菌、细菌或藻类等微生物合成导电聚苯胺。
这种方法无需使用有毒的化学品，具有环境友好死和无机械强度要求的优点。
1.电子技术领域：导电聚苯胺可以用于制备导电涂料和导电墨水，应用于印刷电路板和电子元器件的制造。
2.光电器件领域：导电聚苯胺可以制备光伏电池、光电传感器和柔性显示器件等，具有良好的光电性能。
3.能量领域：导电聚苯胺可以用于制备超级电容器或锂离子电池的电极材料，具有高容量、高比能量密度等特点。
4.催化领域：导电聚苯胺作为催化剂载体，可用于催化剂固载和催化反应中。
导 电 聚 苯 胺 的 化 学 合 成 及 导 电 性 能
导电聚苯胺的化学合成及导电性能魏渊石圆圆罗亚茹刘正伦（广州大学化学化工学院化工系）摘要导电聚苯胺是结构和性能最稳定的导电高分子材料, 有较广泛的应用前景。
本实验用化学氧化合成方法，研究了氧化剂种类、用量以及介质酸的浓度等因素对苯胺聚合反应及产物性能的影响，并运用四探针法在电阻率测试仪上完成了PAn的电导率测试。
关键词导电聚苯胺，化学合成，掺杂，电导率前言传统的有机化合物由于分子间的相互作用弱，一般皆认为是绝缘体。
因而过去一直只注重高分子材料的力学性能和化学性能。
20世纪50年代初人们发现有些有机物具有半导体性质；60年代末又发现了一些具有特殊晶体结构的电荷转移复合物；70年代初发现了具有一定的导电性的四硫富瓦烯一四睛代对苯醒二甲烷(TTF一TCNQ)。
1977年人们发现：聚乙炔化学掺杂后电导率急剧增加，可以达到金属秘的导电性能。
此后人们开始关注高分子材料的导电性，逐渐开发出各种导电性高分子材料，如聚乙炔、聚毗咯、聚噬吩和聚苯胺等。
直到1984年聚苯胺才被MacDiarmid等人重新开发，他们在酸性条件下制备了高电导率的聚苯胺；1987年，日本桥石公司和精工电子公司联合制得了用聚苯胺为电极制成的钮扣式二次电池作为商品投向市场,使聚苯胺很快成为导电高分子中的研究热点[1]。
本实验采用盐酸进行掺杂，使苯胺氧化聚合为聚苯胺，而且就氧化剂的种类与用量、介质酸的浓度等因素对苯胺聚合产物的产率和导电性能的影响等进行了探究。
其聚合反应历程如0.1所示【2】图0.1 Radical reaction course of PANI polymerization 聚合反应可以分为三步：链引发、链增长和链终止。
首先，苯胺被慢速氧化形成阳离子自由基，苯胺阳离子自由基的形成是决定反应速率主要的一步。
接着，这个自由基阳离子可能失去质子或电子，与苯胺单体结合生成一个苯胺的二聚体，这种结合主要是以头尾相连接的方式结合，二聚体一旦形成，就可以被氧化剂迅速的氧化成醒亚胺结构，这是因为它的氧化潜能低于苯胺的氧化潜能。
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东北师大学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
［文章编号］１０００一１８３２｛２００８）０４—００８５．０４
Ｖ０１．４０ Ｎｏ．４ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２００８
导电聚苯胺纳米片的合成与表征
［２］雷立旭，忻新泉．室温同相化学反应与固体结构［Ｊ］．化学通报，１９９７，６０（２）：１－７． ［３］忻新泉，郑岍敏．室温和低热温度固一同相反应合成化学［Ｊ］．大学化学，１９９４，９（６）：１－７． ［４］周益明，忻新泉．低热同相合成化学［Ｊ］．无机化学学报，１９９９。１５（３）：２７３．２９２．
压力条件下，将ＰＡＮＩ压成薄片．测得材料的电导率为１．５ Ｓ／ｅｍ．这是由于本征态ＰＡＮＩ为绝缘体高分 子材料，通过质子酸掺杂后可以使ＰＡＮＩ的中问氧化态翠绿亚胺由绝缘体转变为导电ＰＡＮＩ ｃ１２，１９－２１ Ｊ，因 此，表明所制备的ＰＡＮＩ纳米片材料确实为杂多酸掺杂的导电ＰＡＮＩ．
３结论
以杂多酸作为质子酸和掺杂剂、过二硫酸铵作为氧化剂，通过低温固相研磨法成功地合成出杂多酸
本文通过低温固相研磨法成功地制备出了Ｉ－ｈＳｉＷｌ２０４０掺杂ＰＡＮＩ片状导电材料．利用红外光谱、 紫外一可见光谱、Ｘ射线粉末衍射光谱、扫描电镜等手段对Ｈ４ＳｉＷｌ２０４０掺杂ＰＡＮＩ进行了表征，通过标准 四探针法测定了ＰＡＮＩ电导率．
１ 实验部分
１．１试剂与仪器 试剂：苯胺（分析纯，使用前经过二次减压蒸馏）；过二硫酸铵（分析纯）；Ｈ４ＳｉＷｌ２０４０按文献［１１］方法
［５］赵文元，王亦，笮．功能高分子材料化学［Ｍ］．北京：化学工业出版社，１９９６：１－１３９．
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［９］ＷＡＮＭＸ，ＬＩＵＪ，ＱＩｕＨ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ｔ口ｎｐｈｔｅ－ｆｒｅｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｍｉｃｒｏｔｕｂｕｌｅｓｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ［Ｊ］．ＳｙｎｔｈＭｅｔ，２００１，１１９：７１．７２． ［】Ｏ］ＷＡＮ Ｍ ｘ．ＷＥＩ Ｚ Ｘ，ＺＨＡＮＧ ｚ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｓｔｕｄｉｅｓ Ｏｉｌ ｌ＇ｌ＆ｒｌｏｓｔｒｕｃｔｕｒ∞ｏｆ ｅｏｎｄｕｅｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｖｉａ ｓｅｌｆ．ａｓｓｅｍｂｌｙ ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．Ｓｙｎｔｈ
第４０卷
以作为传递质子和电子的双功能催化剂．由于杂多酸性质上的这些特征，在许多研究领域正受到越来越 多的关注，尤其在材料研究领域得到了突飞猛进的发展，它的应用得到了广泛的研究，而研究尤其多的 是杂多酸及其盐的催化作用．在催化理论中，对于活性中心的观点人们已达成共识，认为分子接近活性 中心是催化反应关键的一步，因此必须寻找合适的载体，将杂多配合物有效地分散开，最大程度地发挥 其催化作用．聚苯胺以其独特的掺杂现象及良好的稳定性为杂多酸催化载体的选择又增加了一个新的 研究方向．
加 ，从而产生了纳米片状ＰＡＮＩ材料．因此，我们认为最初研磨形成的一层膜又迸一步作为模板，形成大
量的纳米片状材料．
５００
４００
趟
饕３００
罂 ２００
Ｊ００
２０
４０
６０
２０／（６）
图３杂多酸掺杂ＰＡＮＩ Ｘ射线粉末衍射光谱
图４杂多酸掺杂ＰＡＮＩ的扫描电镜照片
２．５导电性分析 采用标准四探针法对低温固相研磨法合成的杂多酸掺杂ＰＡＮＩ材料进行了电导率测定．在２０ ＭＰａ
２．２紫外．可见光谱分析 ＰＡＮＩ掺杂过程的结构变化见图２。本征态在３２５和６３０ ｎｌＴｌ处有２个吸收峰，前者为与苯式结构相
关的丌．丌‘吸收，后者是与醌、苯单元相关的ｉｔ＂ｂ一，ｒ。吸收ｕ ５Ｊ． 从图２可以看出：ＰＡＮＩ用杂多酸Ｈ４ＳｉＷｌ２０４０掺杂后，共轭体系的能级发生变化，６３０ ｎ／ｎ吸收峰逐
Ｍｅｔ，２００３，１３５／１３６：１７５．１７６．
［１１］ＴＥＺＥＡ，ＨＥＲＶＥＧ．口－，Ｊ９．ａｎｄ ｙ－ｄｏｄｅｃａｔｕｎｇｓｔｏｓｉｌｉｃｉｃ ａｃｉｄｓ：ｉｓｏｍｅｒｓ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄｌａａｍｒｙ ｏｏｍｐｏｕｎｄｓ［Ｊ］．ＩｎｏｒｇＳｙｎｔｈ，１９９０，２７：８５．
９６．
［１２］龚剑．杂多酸掺杂．ＰＡＮＩ和ＰＡＮＩ材料的合成、结构及性质研究［Ｄ］．长春：东北师范大学，１９９９：１－１４５．
１００ ２
８０
ｌ
６０
≮１．
Ｏ．
４０∞３５００ ３０００ ２５００ ２０００ １５００ １０００ ５００ ｔ，／ｃｒｎ‘１
图１杂多酸掺杂ＰＡＮＩ的红外光谱图
Ｏ． ２００ ３００ ４００ ５００ ６００ ７００ ８００ ９００ 丸／ｎｍ
图２杂多酸掺杂ＰＡＮｌ的紫外．可见光谱图
万方数据
第４期
罗云清。等：导电聚苯胺纳米片的合成与表征
罗云清１，一，刘文丛２，龚 剑１，瞿伦玉１
（１．东北师范大学化学学院，吉林长春１３００２４； ２．吉林农业大学资源与环境学院，吉林长春１３０１１８）
［摘 要］ 以过二硫酸铵为氧化剂，以Ｈ４ＳｉＷｌ２０４０为质子酸和掺杂剂，通过低温固相研磨法
成功合成出ＨｎＳｉＷｌ２０钧掺杂的聚苯胺（ＰＡＮＩ）纳米片．以红外光谱、紫外一可见光谱、ｘ射线粉 末衍射光谱和扫描电镜等手段对杂多酸掺杂ＰＡＮＩ纳米片进行了表征．采用标准四探针法对
２．１红外光谱分析 通过研磨法制备ＰＡＮＩ纳米片材料的红外光谱见图１．从图１可以看出：在７００～１ １００ ｃｎ＇ｌｏ范围
内，杂多酸的特征吸收峰均已出现．ｗ—０ｃ—ｗ，ｗ—０ｂ—ｗ，ｓｉ—ｏａ和ｗ＝ｏｄ的振动峰依次为７８８．７２， ８７９．７０。９２１．４２和９７１．３９ ｃｒｎ一１．这表明杂多酸已被掺杂到分子中［１２。１ ３｜．１ ５６９．７５和１ ４８６．５４ ｃｌｎ一１处 的２个峰分别代表醌二亚胺和苯二亚胺的骨架振动吸收峰．在１ １４８．１１ ｃｒｒｌ－１处出现的吸收峰，表明了 ＰＡＮＩ为掺杂态．另外，在１ ２４３．７０和１ ３０２．９０ ｃｒｎ。１处的２个峰分别归属为与醌环和苯环有关的Ｃ—Ｎ 伸缩振动峰，表明所制备的纳米片材料确实为杂多酸掺杂的ＰＡＮＩ【１２。１ ４｜．
低温固相研磨法合成的杂多酸掺杂ＰＡＮＩ材料为纳米片状（见图４），其ＰＡＮＩ片的厚度为１００脚
左右．固相化学反应是参与固相反应的反应物分子必须充分接触才发生反应，生成产物分子．当产物分 子积累到一定程度，而出现产物的晶核，随着品核的生长，达到一定大小后便有生成物的独立晶相产生． 聚合物形态的动力学变化遵循潜在的机械理论，在反应中早期形成的聚合体纳米结构可以作为模板形 成大量相似的纳米结构［１８］．我们推测低温固相研磨法合成出杂多酸掺杂ＰＡＮＩ纳米片状材料可能是由 于研磨过程中机械作用使在其表面形成了一层膜，随着研磨与聚合的时间增加，其长度与厚度也逐渐增
渐消失，而在４３０和８００ ｍ附近出现２个新的吸收峰，归属于极化子品格吸收峰，为掺杂态的特征吸收
峰［１２Ｊ ６Ｊ．２６８ ｎｎ＇ｌ处的吸收峰是杂多酸的特征吸收峰，归属于杂多酸中Ｏｂ．。一ｗ的荷移跃迁峰，表明所 合成的ＰＡＮＩ已经被杂多酸有效地掺杂【１２－ｌ ４｜． ２．３ Ｘ射线粉末衍射光谱分析
ｘ射线粉末衍射光谱图分析见图３，低温固相法得到的ＰＡＮＩ纳米片状材料均为半结晶态．在２０＝ ７．４９。处有一吸收峰，这表明掺杂态的形成导致了杂多酸阴离子沿着ＰＡＮＩ链的短程有序性【１２］．该方法 合成的材料表现出规则的晶体衍射峰且在２０＝２６．３５。处吸收峰最强．以上分析结果表明，所得ＰＡＮＩ材 料有很强的晶体性［１２－１３，１７］． ２．４扫描电镜分析
Ｈ４ＳｉＷｌ２０４０掺杂的ＰＡＮＩ纳米片进行了测定，测得其电导率为１．５ Ｓ／ｃｍ．
［关键词】 聚苯胺；杂多酸；研磨法；固相反应；纳米片；电导率
［中图分类号］Ｏ ６１２
［学科代码］ １５０·１５
［文献标识码］Ａ
０引言
固相有机化学反应是近年来发展起来的新领域ｎ Ｊ．在固相化学反应中，反应物分子受品格控制，运 动状态受到很大限制，因此表现出来比溶液更高的反应效率．固相反应不仅减少能耗，提高了空间效率， 而且不使用溶剂，具有高选择性、高产率、操作过程简单等优点．幢－５ Ｊ
制备，ＩＲ光谱验证；乙醇和乙醚等均为分析纯． 仪器：Ｎｉｃｏｌｅｔ公司的Ｍａｇｎａ５６０傅立叶变换红外光谱仪，测量范围在５００～４ ０００ ＣｌＴｌｌ之问；ＨＩ—
ＴＡＣＨＩ Ｓ－５７０型扫描电子显微镜；美国Ｖａｒｉａｎ公司Ｃａｒｙ ５００型紫外一可见分光光度计；日本理学公司Ｄ／ ｍａｘ—ＩＩＩｃ自动Ｘ射线仪，射线源为Ｃｕ Ｋ。，扫描速度为２（。）／ｍｉｎ；ＤＤＳｌｌＡ型电导率仪为上海大中分析 仪器厂． １．２制备方法
ａｚｏｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｅｉｄ［Ｊ］．Ｓｙｎｔｈ Ｍｅｔ，２００３，１３５／
１３６：１７３．１７４．
［８］ＨＵＡＮＧ Ｊ Ｘ，ＫＡＮＥＲ Ｒ Ｂ．Ａ ｇｅｎｅｒａｌ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｏｕｔｅ ｔＯ ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ ｒｍｎｏｆｉｂｅｒｓ［Ｊ］．Ａｍ Ｃｈｌｎｎ Ｓｏｃ，２００４，１２６：８５１．８５５．
【收稿日期］２００８—０９．２０ ［基金项目］教育部归固留学基金项目（２００３４０６）；吉林省自然科学基金资助项目（２００３０５０５—４）．
［作者简介】罗云清（１９６７－－），男，讲师；龚室Ｊ（１９６２－－），男，博士，教授，博士研究生导师．主要从事杂多酸倩分子材料化学研究学版）
ＰＡＮＩ是一种典型固相反应制备的导电高分子材料，因具有单体成本低、原料易得、合成简便、环境
稳定性好、独特的掺杂机制、优异的物理性能等优点，已成为最有前途的导电高分子材料之一，ＰＡＮＩ已
经引起了国内外学者的广泛关注【６剖，例如：ＰＡＮＩ具有可逆的电化学氧化还原性，较高的室温电导率， 较大的比表面积和密度小等特点，使其成为二次电池、电磁屏蔽、防污防腐涂料、光传感器、化学传感器 等领域的理想材料．近年来，随着纳米科学与纳米技术的快速发展，对聚苯胺的微／纳米结构的研究吸引 了众多学者的注意．纳米管、纳米球、纳米棒、纳米线等特殊结构的导电聚合物材料已成为高分子学者们 研究的热点［９－１０ Ｊ．这类材料除具有纳米材料的高比表面积外，还具有优良的导电性能，这使其在电子学、 非线性光学、光电子学、磁学及相关纳米光电子器件上获得广泛应用．纳米态ＰＡＮＩ比其粒子在应用方 面更具有优点．模板法是一种常用制备纳米材料的方法，如多孔的沸石、纳米多孔模板、表面活性剂、高 分子化合物、乳胶液或胶束等．而利用这些方法只能合成纳米级短原纤维或一端与膜相连的毛刷状结 构，需要去除模板等后处理工作．那么开发研究既不依靠使用模板或特殊的混合化学试剂，也不需要进 行后处理合成出ＰＡＮＩ纳米结构的方法显得非常重要．而低温固相研磨法既不依靠任何特殊的模板，也 不需要特殊的化学试剂就可以获得大量的纳米结构材料．杂多酸是一类多核配合物，它既有配合物和金 属氧化物的特征，又具有独特的氧化还原性和强酸性，既可以作为均相和多相反应体系的催化剂，又可