红外光谱研究聚吡咯沉积在掺杂羊毛的相互作用
聚吡咯红外光谱图分析
聚吡咯红外光谱图分析聚吡咯(polypyrrole)是一种高分子材料,具有优良的光学,电学,热学性能。
它是一种有机小分子,广泛应用于电子器件的制备,研究已经表明其具有优良的光学和电学性能。
聚吡咯的红外光谱可以采用不同的手段来分析,以揭示它的光学性质。
红外光谱测定是一个用于检测物质结构和分子组成的方法,它可以用来鉴定有机小分子的物质结构。
通过获得聚吡咯红外光谱图,可以获得有关聚吡咯的物理性质和化学结构的进一步信息。
聚吡咯的红外光谱图可以用来分析它的分子结构和功能性单元,以确定它具有的电学和热学特性,并评估其在电子器件的应用价值。
红外光谱图的分析可以通过计算特定的分子组成和物质结构,并从中推断出聚吡咯的性质。
例如,可以采用多组分模型,包括芳香环组分,来描述聚吡咯红外光谱,它可以用来表征聚吡咯的结构特征,如键合性质,反应性等。
通过红外光谱分析,可以更深入地了解聚吡咯的电子结构,从而判断它的电荷转移能力和电子供电性能,进而推断它的电学特性和热学特性。
此外,红外光谱分析还可以用来研究聚吡咯的可组成结构,以提供合成聚吡咯的参考。
红外光谱测定的原理是把特定的聚吡咯样品置于振荡器中,使它们受到定向的光脉冲的照射,当聚吡咯样品受到照射后,它们就会散发出自己的红外辐射。
这些辐射将通过特定的光学元件传递到计算机,并被计算机处理,以计算不同组分的对应比值,最终获得一张聚吡咯红外光谱图。
聚吡咯红外光谱图的分析可以帮助科学家们更好地了解聚吡咯的物理性能和化学结构,从而确定它的电学和热学特性,为其应用于各类电子器件的发展提供理论依据。
未来,随着聚吡咯在电子器件中的应用,它将成为关键的小型硬件元件,而红外光谱分析正是为了实现聚吡咯本身性能发挥功能的关键步骤。
总之,红外光谱图是一种研究聚吡咯本身物理性质和化学结构的重要方法,在聚吡咯的电子器件应用中起到至关重要的作用。
只有深入研究聚吡咯的红外光谱,才能更好地理解聚吡咯的特征,从而为它在电子器件中的应用提供理论指导。
导电高分子材料的研究进展及其应用
导电高分子材料的研究进展及其应用摘要:本文讲述了导电高分子材料的起源、分类以及特点。
综述了导电高分子材料的研究进展及其在各个领域的应用。
关键词导电高分子研究进展应用一、引言1958 年Natta 等人合成了聚乙炔,但是当时并没有引起其他科学家的足够重视。
自从1977年美国科学家黑格(A.J.Heeger)和麦克迪尔米德(A.G.MacDiarmid)和日本科学家白川英树(H.Shirakawa)发现掺杂聚乙炔(Polyacetylene,PA)具有金属导电特性以来[1],有机高分子不能作为电解质的概念被彻底改变。
现在研究的有聚乙炔(Polyacetylene, PAC)、聚吡咯(Polypyrroles,PPY)、聚噻吩(Polythiophenes, PTH)、聚苯胺(Polyaniline,PAN)、聚对苯(Polyparaphenylene, PPP)、聚并苯(Polyacenes,PAS)等,具有许多特殊的电、光、磁和电化学性能。
也因此诞生了一门新型的交叉学科-导电高分子。
这个新领域的出现不仅打破了高分子仅为绝缘体的传统观念,而且它的发现和发展为低维固体电子学,乃至分子电子学的建立和完善作出重要的贡献,进而为分子电子学的建立打下基础,而具有重要的科学意义。
所谓导电高分子是由具有共轭∏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。
导电高分子具有特殊的结构和优异的物理化学性能使它在能源、光电子器件、信息、传感器、分子导线和分子器件, 以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术上有着广泛、诱人的应用前景。
因此, 导电高分子自发现之日起就成为材料科学的研究热点。
经过近30多年的发展,导电高分子已取得了重要的研究进展。
二、导电高分子材料的分类按照材料结构和制备方法的不同可将导电高分子材料分为两大类:一类是结构型(或本征型) 导电高分子材料,另一类是复合型导电高分子材料。
聚吡咯的表征方法-概述说明以及解释
聚吡咯的表征方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述聚吡咯是一种重要的有机聚合物,具有多种独特的化学和物理性质,因此在许多领域具有广泛的应用前景。
为了深入了解和研究聚吡咯的特性和性能,需要使用各种表征方法对其进行分析和测试。
聚吡咯的表征方法主要包括物理性质测试、化学结构分析和合成方法验证等方面。
在物理性质测试方面,可以通过测量聚吡咯的电导率、热稳定性、光学性质等来评估其性能。
同时,聚吡咯的表面形貌和形态结构也可以通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等显微镜技术进行观察和分析。
化学结构分析是确定聚吡咯分子组成和结构的重要手段。
常用的方法包括核磁共振(NMR)和红外光谱(IR)等技术。
通过NMR技术可以确定聚吡咯分子中的官能团和基团的类型,从而了解其化学结构。
而红外光谱则可以提供聚吡咯的分子振动信息,帮助确定其分子链的构建。
此外,在聚吡咯的合成方法验证方面,需要使用一系列反应条件和催化剂来合成聚吡咯,并通过核磁共振、红外光谱等方法对其结构进行验证。
常用的合成方法包括电化学合成、化学氧化聚合和光化学反应等。
总之,聚吡咯的表征方法是对其特性和性能进行研究和分析的重要手段。
通过物理性质测试、化学结构分析和合成方法验证等方面的工作,可以更好地理解聚吡咯的性质,为其在材料科学、电化学和光电子学等领域的应用提供科学依据。
文章结构是指文章的组织框架,它包括了引言、正文和结论三个部分。
在这篇文章中,我们将按照以下结构进行写作:1. 引言1.1 概述在本节中,我们将简要介绍聚吡咯的背景和研究意义,以便读者了解这个主题的重要性。
1.2 文章结构本节将详细介绍文章的结构安排,以帮助读者更好地理解文章的内容和组织方式。
1.3 目的在本节中,我们将明确本篇文章的目的和研究方向,以便读者清楚地了解我们想要传达的信息和观点。
2. 正文2.1 聚吡咯的化学结构在本节中,我们将详细描述聚吡咯的化学结构,包括它的组成、性质等方面的内容,以便读者全面了解聚吡咯分子的基本特征。
拉曼光谱研究电化学沉积聚吡咯掺杂程度对膜厚度的依赖性
A s at A -rw i pl yrl ( P )fms t iee t hc n s et c e cl e bt c : sgo nt n oy r e P y i hdf rn i es l r h mi l d . r h g o l wi f t k e co ay
维普资讯
第 1 4卷 第 1 期 20 0 2年 4月
光
散
射
学
报
V0I 1 No. .4 1
C I S OU AL OF L G H NE E J RN I HT C ' f RI S A U E NG
Ap .2 0 r 02
n s l e e d n t e p o e t f s p o tn lcr l t . e ¥as d p n so h r p r yo u p ri g e to y e o e Ke o d :R ma p c r s o y yw r s a n s e to c p ;P lp r e oy y ml ;Do ig L v l i t ik e s p n e e ;F l h c n s m
ann t n loh v o fr e hsdso ey. ed pn v l f yf m t ie hc . r iai sas a ec n i dt i i v r Th o ig 1 e o o m c e PP l wihagv nt i i k
关键 词 :拉 曼 光 谱 ; 聚毗 咯 ; 杂 程 度 ; 厚 度 掺 膜
中 国 法 分 类 号 : 5 .7 06 7 3 文 献标 识 码 : A
Ra a p c r s o i t d e n t e Thikn s e n e e o m n S e to c p cS u iso h c e s d pe d nc f t e Do ng Le e f El c r d p s t d Po y r o e Fim h pi v lo e t 0 e 0 ie l py r l l
聚吡咯
聚吡咯的结构、合成方法、特征、应用及发展趋势π共轭高分子材料在导电、发光、光伏和非线性光学材料等领域有着广阔的应用前景,是目前高分子学科研究的前沿课题。
目前人们已经成功制备了聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚芴和聚苯乙炔等π共轭高分子材料,并对一些聚合物的导电性、超导性、电致变色、光致变色、光致发光、光伏特性和非线性光学等性能做出了大量的研究。
聚吡咯及其衍生物作为一种重要的功能高分子材料,在气敏元件、生物传感器和非线性光学等领域受到了国内外学者的青睐。
本文主要介绍其中的一种:聚吡咯。
聚吡咯的结构聚吡咯的英文名为polypyrrole,结构如下图所示。
聚吡咯的合成聚吡咯的电解合成方法。
将吡咯单体溶解于布朗斯特酸型离子液体中,置于电解槽中进行电解合成;其中所述电解槽中包含有工作电极、辅助电极和参比电极,所述的工作电极选自于不锈钢电极或铂电极或镍电极或玻碳电极,所述的辅助电极选自于大面积铂片电极或石墨电极,所述的参比电极选自于Ag/AgCl电极或饱和甘汞电极或大面积铂片电极或标准氢电极。
所述的电解合成方法简单,制备成本较低,可在常温常压下进行,离子液体可以重复使用。
若以此聚吡咯取代目前常用的贵金属催化剂,将明显降低甲醇等直接燃料电池生产成本和酚类废水的降解成本,具有很好的应用开发前景。
聚吡咯的化学氧化法合成。
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,与电化学的掺杂不同,因为其中加入了两种物质,并且这些物质进入了聚合物的主链,对聚合物的电化学性质产生了非常重要的影响。
常用的氧化剂有(4)220,el3,202,2r207,103等。
介电常选用水、乙醚、乙腈、酸溶液等。
研究表明表面活性剂的加入可提高聚吡咯的导电性,还可增加聚吡咯的产量。
制备过程中,除表面活性剂的加入之外,单体的浓度、氧化剂的性质、氧化剂与单体浓度的比例、聚合温度、聚合气氛、掺杂剂的性质以及掺杂程度等因素都会影响导电聚合物的物理和化学性质。
导电高分子聚吡咯的研究现状及应用
导电高分子聚吡咯的研究现状及应用作者:涂瑞宇来源:《中国科技纵横》2019年第01期摘要:聚吡咯是一种应用广泛的导电高分子材料,性质稳定,导电率高,制备容易,有着广阔的研究前景,例如应用在导电材料,金属抗腐蚀性,吸波材料,导电织物等。
本文综述了聚吡咯的性质,合成方法以及应用,并对聚吡咯在未来的应用进行展望。
关键词:聚吡咯;导电高分子;现状概述;合成方法;应用领域;未来展望中图分类号:O633.5 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2019)01-0206-02从1977年人们发现掺杂聚乙炔具有金属性之后,导电高分子科学开始进人们的视野。
由于其特有的性质以及独特的结构,在导电材料、金属抗腐蚀、吸波材料等领域有着极高的研究价值。
如今导电高分子材料众多,主流材料为:聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等,其中聚吡咯尤为突出。
聚吡咯易于合成,导电率高,稳定性好是理想的导电材料,与其他导电高分子相比氧化电位更低,在空气中更为稳定,也更易于制备,应用范围更广。
因此聚吡咯成为研究发展的热门材料,本文主要介绍了聚吡咯的主要性质,合成方法,应用领域以及对未来的展望。
1 聚吡咯的性质聚吡咯是一种高分子材料,由吡咯聚合而成。
吡咯(py)是碳氮杂环,常温下为无色油状的液体,微溶于水,易溶于醇、苯等有机溶剂,无毒。
而聚吡咯的性质与单体不一样,它是一种不溶于水,不熔的高分子,其链状结构还不清楚。
但因为单体吡咯为含氮五元杂环,α位的电子云密度最高,是反应的活性点,因此认为PPy分子是吡咯环之间通过α和α位链接的线性结构。
故PPy的结构如图1。
聚吡咯具有碳碳单键与碳碳双键交替的共轭π键以及长链结构,属于本征型导电聚合物,虽然可以通过其共轭结构导电,但本身的导电性不强,但掺杂后具有良好的导电性、抗静电性和耐腐蚀性。
因此聚吡咯的更多研究着眼于其掺杂之后的性质。
2 聚吡咯的合成方法聚吡咯的合成是其应用的前提,因为单体吡咯无毒,易于反应,所以聚吡咯的合成较其他导电高分子容易,主要有化学氧化聚合法、电化学聚合法、酶催化法、等离子体聚合法以及循环伏安法等。
聚吡咯的合成及其电学性能
聚吡咯的合成及其电学性能付长璟;李爽;赵伟玲;张佳【摘要】为了改善和提高聚吡咯的溶解性和导电性能,利用化学氧化聚合法设计实验,制备聚吡咯.采用木质素磺酸钠、十二烷基磺酸钠和对甲苯磺酸三种掺杂剂,通过改变掺杂剂的种类、掺杂剂的掺杂量、氧化剂的掺杂量、氧化反应时间、氧化温度等反应参数来优化聚吡咯的制备工艺.采用XRD、FTIR、SEM和四探针电导率测试仪等对产物的组成、结构和导电性能进行表征.结果表明:三种掺杂剂均可以成功制备聚吡咯,有效地改善聚吡咯的水溶性能,其中木质素磺酸钠掺杂的聚吡咯性能最佳,当木质素磺酸钠取0.002 mol、n(Py)∶n(FeCl3·6H2O)=1∶1.2、反应在0℃下进行16 h时,电导率最高能达到0.818 S/cm.【期刊名称】《黑龙江科技大学学报》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】5页(P612-616)【关键词】聚吡咯;合成;掺杂;导电性【作者】付长璟;李爽;赵伟玲;张佳【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】O632.6自从导电聚合物被发现以来,因为其优异的电学性能、光学性能和机械性能而备受瞩目。
导电聚合物具有半导体的特性,在传感器、电致变色技术、电子器件、二次电池上前景看好。
其中聚吡咯具有易制备、生物相容性好、环境无毒性、防腐性能强、良好的空气稳定性、可逆的氧化还原性、较高的导电性和磁性等特点[1一5],受到研究者们的关注。
由于导电高分子本身分子的刚性链和链间的相互作用较强,所以聚吡咯又具有不溶于有机溶剂、难熔融、难加工等不足,因此,它在应用领域受到一定的限制。
研究发现,聚吡咯通过掺杂剂掺杂或者取代等修饰的方式可以在一定程度上改善它的性能,但是会使其电导率有一定的下降[6一10]。
在以往的研究中,G.Zotti制备了1一、3一、4一全被取代的吡咯衍生聚合物,其电导率为1×10一3S/cm,可以很好地溶于有机溶剂。
Chang Enchung等[11]将磺酸基作为掺杂剂,与吡咯单体共聚,制备电导率为5.5×10一6S/cm 的水溶性聚吡咯。
羊毛羊绒红外光谱特征及鉴别方法探讨
的伸缩振 动谱带 发生漂 移 , 吸收峰位 置也 因此略有 差异 。
1 6 3 0 —1 6 6 0 e m 为酰 胺 I 带, 即C = O 伸 缩振 动 。对
7 6 7 —6 2 5 e m 表 征 的是 蛋 白质 酰胺 1 V 0 一 C — N 弯 曲振 动, 混有 其 它振 动方 式 ; 8 0 0 — 6 4 0 e m 表 征 的是蛋 白质 酰 胺 VN — H面 外 弯 曲 , 6 0 6 — 5 3 7 e m 表 征 的是 酰胺 V I C = O 面外 弯 曲振 动 。6 9 0 e m 附近 表征 的是 C — S 的振 动 。 因此 这 一 谱 带 比较 复 杂 , 吸 收 峰实 际上 是 相 互 叠 加 的结 果 。 本 实验 中 , 羊 毛 双峰 分 别是 6 4 9 e m 和5 9 9 c m ~ , 羊 绒 分 别
3 个弱吸收峰 , 显 现 了氨基 酸 主链 侧 基 一 C H 和一 C H : 键 的
别是 1 1 7 3 e m ~ 、 1 0 7 7 e m 和1 0 4 1 e m … 。在 这一 区域 , 羊 毛 的振 动 强 度 明显 高 过羊 绒 , 尤其 是 在 1 1 1 5 e m 附近 羊
图是 由多种 官 能 团的振 动所 形 成相 互交 叉 或叠 加 的吸 收
峰, 一 些 弱 吸收 峰 或被 强 吸 收 峰掩 盖 。通 过傅 立 叶 自去
1 3 2 0—1 2 2 0 e m 属 于 酰 胺 Ⅲ带 , 表征 N — H弯 曲振
动与 C — N伸 缩 振 动 的偶 合 。 其 中 , 1 2 4 0 —1 2 3 0 c m 间
毛 有 一 中 等强 度 的 吸 收峰 , 而 羊绒 没 有 。这是 因为 羊 绒 的胱 氨 酸二 硫 键 含量 低 于 羊 毛 , 羊 绒 平 均 二硫 键 含 量 为 3 1 3 t x m o l / g , 羊 毛平 均二 硫 键 含 量为 4 4 9 1 x m o l / g , 羊 绒 为 羊
利用近红外光谱进行羊绒与羊毛的鉴别技术研究
利用近红外光谱进行羊绒与羊毛的鉴别技术研究近年来,随着纺织品市场的快速发展,羊绒和羊毛作为高档纤维材料备受消费者青睐。
然而,由于它们在外观和质地上的相似性,导致了市场上出现了一些以次充好的伪劣产品。
因此,开发一种简便且准确的方法来鉴别羊绒和羊毛成为了迫切的需求。
近红外光谱技术作为一种快速、无损的分析方法,被广泛应用于食品、药品、化工等领域。
近红外光谱技术的原理是通过测量样品在近红外光波段的吸收和散射,来获得样品的光谱特征,进而实现对样品的定性和定量分析。
在羊绒和羊毛的鉴别中,通过近红外光谱技术可以获取它们在近红外光波段的吸收特征,从而区分它们的差异。
在进行实验前,我们采集了大量的羊绒和羊毛样品,并对其进行了预处理,如去除杂质和湿度的影响。
然后,我们使用近红外光谱仪对样品进行扫描,获取了它们在近红外光波段的光谱数据。
接着,我们对数据进行了处理和分析,通过建立羊绒和羊毛的近红外光谱模型,进一步提取了它们的特征波段。
实验结果表明,羊绒和羊毛在近红外光谱中存在明显的差异。
羊绒的光谱特征主要表现在1600-1800 nm和2000-2300 nm波段,而羊毛的光谱特征主要表现在1900-2000 nm和2300-2400 nm波段。
通过比较这些特征波段的差异,我们可以准确地鉴别羊绒和羊毛。
这种基于近红外光谱的羊绒和羊毛鉴别技术具有许多优势。
首先,它是一种无损的分析方法,样品在测试过程中不受破坏。
其次,该方法快速高效,仅需几秒钟即可完成一次测试。
最重要的是,该方法准确度高,可以有效地避免伪劣产品的出现。
总之,利用近红外光谱进行羊绒和羊毛的鉴别技术是一种可行且有效的方法。
通过该技术,我们可以准确地区分羊绒和羊毛,并为消费者提供优质的纺织品。
未来,我们可以进一步优化该技术,提高其准确性和稳定性,并将其应用于更广泛的纤维材料鉴别领域。
聚吡咯/木单板导电复合材料的制备与表征
232 表 面 电阻率 的测试 .. 磁 屏蔽涂料通 用规范》中的屏 蔽涂 层的表面 电阻率测量 方 法 , 自行 设计 了测量方 法 。采用 的仪器 为 Y 5 1 D2 1A 型智 能直流低 电阻测试 仪 , 量程 为 1 0 Q。由于木 0 ~1。 材 的异 向性 , 纹方 向和顺纹 方 向电阻差异较 大 ,因此 横 在每个试 件的 正反 两面分别随机取 4 测试位置 , 个 在每
液 中进行原位聚合 反应 , 木单板表面 复合上黑色 的聚 吡 咯 ,反 应一 定 时间后 取 出用蒸馏 水 冲洗并 浸泡 一段 时 间 ,最后取 出压平 、晾干 ,待完全干 燥后测其表 面电阻 并计算 表面 电阻率 。
23 测 试 与 表 征 .
231 吸聚率计算 ..
1 引 言
吸聚率是指吡 咯吸附聚合后 形成的掺 杂态 P y与 P 木单板 的质 量百分 比,采 用下式计算 :
S : 二 ×1 0 0
的质量 ,g :
式 中: 为吸聚 率 ,%; 为 P y木单板 复合材料 P/ 为木单板 的质 量,g 。
表面 电阻测定参 照国家军用标 准 G B 9 军用 电 J 一6《
具有与金属相当的导 电性 以来 ,这一重大 发现 使得导电 高分子材料成为研 究热点 。导 电聚吡 咯( l yrl,简 p y r e o p o 称 , 是一种典型的导 电高分子, y ) 具有 导电率 高、 毒、 无 环境稳定性好 、易于掺 杂及特殊 的光 、电、声等特性[, 2 】 在许 多方 面显示 出诱人 的应 用前景 ,如制造塑料二 次电 池 、电子器件 、特种涂料 、电磁 屏蔽材 料及光 电化学 电 池等【。导电聚吡 咯的制备方法 主要有 电化 学聚合和化 3 】 学聚合 。其 中化学聚合法 既适用 于导 电性基底 ,也适用
聚吡咯导电薄膜的电化学制备及其性质的研究
聚吡咯导电薄膜的电化学制备、表征及其电化学特性测试(马元贵,王淞城,武汉,430074)摘要聚吡咯可用于生物、离子检测、超电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。
聚吡咯可由吡咯单体通过化学氧化法或者电化学方法制得, PPy具有较高的电导率、环境稳定性好、可逆的电化学氧化还原特性以及较强的电荷贮存能力,是一种理想的聚合物二次电池的电极材料.用红外光谱对制备的PPy膜进行表征,并用循环伏安法研究其电化学特性。
关键词聚吡咯(PPy),电导率,红外光谱,电化学特性前言1979年,美国IBM公司的Diaz等在乙腈电解液中铂电极上电化学氧化聚合制备出电导率高达100SΠcm的导电聚吡咯(PPy)膜[1], PPy具有空气稳定性好、易于电化学制备成膜、无毒等优点。
在使用电化学方法制备聚吡咯时的聚合机理与用化学氧化法制备时的机理相似,也可以用自由基机理来解释:首先,吡咯单体分子在电场的作用下,会在电极的表面失去电子而成为阳离子自由基,然后自由基会与另一单体相互结合而成为吡咯的二聚体。
经过链增长步骤,最终得到聚吡咯大分子链。
通常来说,使用化学氧化聚合法或电化学聚合法制备聚吡咯时,得到的产品都是黑色的固体,在使用化学氧化聚合法时制备的聚吡咯的产物一般是黑色粉末,而通过电化学聚合法则会在电极表面得到一层PPy薄膜。
1实验部分1.1实验原理PPy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[1] 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电子云得重叠产生了为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。
聚吡咯红外光谱图分析
聚吡咯红外光谱图分析聚吡咯(Pyrrole)是一种含有双环结构的环烃化合物,它具有一些独特的物理和化学性质,如它已被广泛应用于多种覆盖质谱(GC)衍生物和合成催化剂中,并发现(或推断)在生物体内存在参与许多生物代谢过程中。
因此,精确地分析和表征聚吡咯(Pyrrole)结构对于它在各种环境和生物过程中的作用非常重要。
传统的色谱和结构分析方法,如核磁共振(NMR)和紫外可见分光光度(UV-VIS),在聚吡咯(Pyrrole)的分子结构表征和结构表征中仍然占据了重要地位。
然而,这些分析方法都存在一些不足,如检测灵敏度较低和在某些环境中可能存在精确性和可靠性的问题。
因此,最近的研究越来越多地开发和广泛使用了红外光谱(IR)技术来分析和表征聚吡咯(Pyrrole)分子结构。
红外光谱分析的优点是能够提供准确的结构信息,如芳香环结构和氢键排列。
这一技术可以用来检测芳香环的数目,鉴定双环结构中不同位置上可能存在的官能团类型,识别氢键中碳原子的排列方式,以及识别双环结构之间可能存在的氢键拓扑关系。
传统的红外光谱分析方法通常采用静态红外散射仪(FTIR),但由于它的一些不足,如检测灵敏度低、技术复杂和测量过程缓慢,所以它近年来被越来越多地替代。
最常用的替代技术就是红外光谱图(IR Map),它提供了一种快速有效的红外光谱分析方法,可以用来快速准确地分析和识别聚吡咯(Pyrrole)分子结构。
红外光谱图(IR Map)可以用来检测聚吡咯(Pyrrole)分子中存在的双环结构。
通过分析图像中各种区域的颜色变化,它可以提供有关芳香环结构特征的基本信息,如环的数目,双环之间的位置关系以及环内官能团类型。
这一技术可以用来结构检测聚吡咯(Pyrrole)分子,而且分析过程简单、快速而又精确,能够为聚吡咯(Pyrrole)在广泛的应用(如合成催化剂、活性药物和生物体过程等)提供重要依据。
在实际应用中,红外光谱图(IR Map)技术可以用来测量聚吡咯(Pyrrole)分子在不同温度和压力条件下的结构变化。
聚吡咯的表征方法
聚吡咯的表征方法全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:聚吡咯是一种具有广泛应用前景的功能性高分子材料,具有优异的导电性、光电性、吸湿性等特点。
对聚吡咯的表征方法至关重要,能够帮助研究人员深入了解其结构和性能,为其在导电材料、传感器、柔性电子器件等领域的应用提供技术支持。
一、物理性质表征方法1.红外光谱分析红外光谱是一种用于检测分子结构的有效方法,对于聚吡咯的结构表征尤为重要。
通过红外光谱分析,可以确定聚吡咯分子中吡咯环的对称伸缩振动、吡啶环的振动等特征峰,从而确定其结构。
2.核磁共振核磁共振是另一种常用的物理性质表征方法,通过核磁共振技术可以确定聚吡咯分子中各个原子的化学环境和相对位置关系,从而揭示其分子结构。
3.扫描电子显微镜扫描电子显微镜是一种高分辨率的表征方法,通过扫描电子显微镜观察聚吡咯的表面形貌和结构特征,可以帮助研究人员了解其微观结构和形貌特征。
1.电导率测量电导率是聚吡咯最重要的电学性质之一,通过电导率的测量可以评估聚吡咯材料的导电性能。
通常采用四探针法或四电极法来测量聚吡咯样品的电导率。
2.循环伏安法循环伏安法是一种用于研究电化学行为的方法,通过测量电压随时间的变化,可以获得聚吡咯的电化学稳定性、氧化还原反应过程等信息。
1.紫外-可见光吸收光谱紫外-可见光吸收光谱是研究聚吡咯光学性质的重要方法,可以通过测量聚吡咯在不同波长下的吸收光谱,评估其光学特性和能带结构。
光电导率是聚吡咯在受光激发下的导电性能,通过测量聚吡咯在不同光强下的电导率变化,可以评估其光电传输性能。
1.热重分析2.差示扫描量热分析差示扫描量热分析是另一种常用的热性质表征方法,通过测量聚吡咯在升温过程中的热容量变化,可以揭示其热稳定性和热分解动力学特性。
对聚吡咯的表征方法涵盖了物理性质、电学性质、光电性质和热性质的多个方面,通过综合运用这些表征方法,可以全面了解聚吡咯的结构和性能,为其在各个领域的应用提供技术支持和指导。
羊毛织物负载石墨烯及其抗静电功能
DOI :10.19333/j.mfkj.20200504205羊毛织物负载石墨烯及其抗静电功能刘静芳1,刘让同1,2,3,李㊀亮1,2,3,刘淑萍1,2,3,赵㊀鑫1,李小倩1(1.中原工学院,河南郑州㊀450007;2.纺织服装产业河南省协同创新中心,河南郑州㊀450007;3.河南省功能纺织材料重点实验室,河南郑州㊀450007)㊀㊀摘㊀要:针对羊毛织物在相对湿度较低的环境下容易产生静电的问题,研究不同含水率时羊毛织物的抗静电性能,利用多巴胺的黏附力负载石墨烯,使毛织物达到足够的抗静电效果,利用静电测试仪对整理前后羊毛织物进行表征㊂结果表明:在含水率低于6%时羊毛织物存在静电问题;一定范围内增加石墨烯负载能够提高抗静电性能,其中负载9g /L 石墨烯和10g /L 多巴胺的羊毛织物抗静电性能最好,静电压和静电半衰期均为0;多巴胺/石墨烯负载毛织物具有较好的耐水洗性,其中10g /L 多巴胺负载9g /L 石墨烯羊毛织物的静电压和静电半衰期经过水洗12次之后趋于稳定,仍然能够达到防静电标准,研究结果对于抗静电羊毛织物产品开发具有实践意义㊂关键词:羊毛织物;静电;石墨烯;多巴胺;水洗牢度中图分类号:TS 195㊀㊀㊀㊀文献标志码:AInvestigation of wool fabrics loaded graphene and its antistatic propertyLIU Jingfang 1,LIU Rangtong 1,2,3,LI Liang 1,2,3,LIU Shuping 1,2,3,ZHAO Xin 1,LI Xiaoqian 1(1.Zhongyuan University of Technology,Zhengzhou,Henan 450007,China;2.Henan Provincial Collaborative Innovation Center of Textile and Clothing,Zhengzhou,Henan 450007,China;3.Henan ㊀㊀㊀Provincial Key Laboratory of Functional Textile Materials,Zhengzhou,Henan 450007,China)Abstract :Wool fabric is prone to produce static electricity under low relative humidity environment.To solve the problem,the antistatic properties of wool fabric with different moisture content were studied to achieve sufficient antistatic effect of fabric by graphene loaded with dopamine due to its adhesion.The static electricity of wool fabrics were characterized before and after finishing by the electrostatic tester.The results show that when the moisture content is lower than 6%,the wool fabric has static problems.The antistatic properties can be improved by increasing the graphene content in a certain range,the wool fabric loaded with 9g /L graphene and 10g /L dopamine had the best antistatic performance with static voltage and electrostatic half-life tend to 0.The wool fabric loaded with dopamine /graphene has betterwater washing resistance,among which the static voltage and electrostatic half-life of 10g /L dopamine loaded with 9g /L graphene wool fabric still could reach the antistatic standard after 12times of washing.The results of the study have practical significance for the development of antistatic wool fabrics.Keywords :wool fabric;static electricity;graphene;dopamine;washing fastness收稿日期:2020-05-18基金项目:国家重点研发计划资助项目(2017YFB0309100)第一作者:刘静芳,硕士生,主要研究方向为纺织服装新材料㊂通信作者:刘让同,教授,博士,主要从事纺织服装新材料的研发工作,E-mail:ranton@㊂㊀㊀羊毛表面的鳞片结构对毛干具有保护作用,同时也形成了较高的表面粗糙度[1],表面存在脂肪酸层呈现出疏水特性,这些特征使羊毛织物在使用过程中(尤其在干燥的冬季环境下)容易出现静电现象,影响织物的穿着舒适性,因此提高羊毛织物的抗静电性非常重要㊂很多学者对此进行了研究,比如采用分解技术来降解脂肪酸表层[2-3]或在羊毛纤维表面的脂肪酸层上包覆或添加亲水性材料[4-5];Varesano等[6]研究聚吡咯合成抗静电羊毛织物的新方法及其对羊毛织物的表面处理,耐水洗色牢度方面有待提高;康红波等[7]采用不同种类的抗静电剂对纯羊毛织物进行抗静电整理;李会改等[8]㊁李扬等[9]㊁徐守飞等[10]利用聚苯胺对羊毛织物及其混纺面料进行抗静电整理,工艺较复杂;张洪峰等[11]采用原位吸附聚合方法制备抗静电聚苯胺改性羊毛纤维㊂石墨烯具有优良的导电性能,使负载石墨烯羊毛织物表面形成导电片层,加速织物表面积聚电荷的散离,使羊毛织物达到抗静电的效果㊂胡雪敏等[12]采用石墨烯-Fe3O4溶液整理涤纶织物,研究工艺条件与涤纶织物抗静电性能的关系,获得了最佳工艺路线;陈小婷等[13]采用石墨烯分散液和水性聚氨酯混合液整理涤纶织物,使涤纶织物具有抗静电效果㊂以上这些研究部分解决了羊毛织物抗静电问题,但效果和耐久性都有待进一步提高㊂本文利用多巴胺超强黏附力负载石墨烯整理羊毛织物,并对羊毛织物抗静电性的水洗耐久性进行研究,探讨多巴胺㊁石墨烯质量浓度对抗静电效果的影响,提高羊毛织物抗静电性能㊂1㊀实㊀验1.1㊀实验材料实验材料为纬平针羊毛针织物,其面密度为282.8g/m2㊂试剂:石墨烯(深圳市图灵进化科技有限公司),98%盐酸多巴胺(上海麦克林生物化工有限公司),37%浓盐酸(洛阳市化学试剂厂),三(羟甲基)氨基甲烷(Tris,分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司),蒸馏水㊂1.2㊀石墨烯负载整理在Tris缓冲液中配制多巴胺溶液,质量浓度方案分别为5㊁10㊁15g/L㊂室温下,多巴胺溶液中滴入浓HCl调pH值至8.5,将羊毛织物放入其中进行原位聚合24h,60ħ烘干后待用㊂配制3㊁6㊁9g/L的石墨烯溶液,放入经5㊁10㊁15g/L多巴胺整理的羊毛织物,浸渍15min,60ħ烘干,循环3次,完成负载㊂1.3㊀含水率影响实验通过改变含水率可以探究不同含水率时羊毛织物的抗静电性能,分别控制0%㊁3%㊁6%㊁9%㊁12% 5个含水率,在25ħ下,根据GB/T12703.1 2008‘纺织品静电性能的评定第1部分:静电压半衰期“,利用YG(L)342D织物静电测试仪对整理前后羊毛织物进行静电性能测试;利用美国吉利时科技有限公司Keithley2400型数字源表对整理前后羊毛织物电阻率进行测试,测试参数:测试时间为60 s,钳位电压80V,二线法测量㊂1.4㊀表征与测试石墨烯整理前后羊毛织物的表面形貌采用TM3000型扫描电子显微镜观察;羊毛纤维大分子结构变化情况采用Bruker TENSOR37红外光谱仪扫描,测定范围为4500~4000cm-1;采用YG341N和YG(L)342D织物静电测试仪测试织物的抗静电性能;利用美国吉利时科技有限公司的Keithley2400型数字源表测试织物的表面电阻率;参考GB/T3921 2008‘纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度“对整理后羊毛织物进行水洗测试㊂2㊀结果与讨论2.1㊀石墨烯负载效果采用扫描电镜观察原织物㊁多巴胺/石墨烯整理织物中羊毛纤维表面形态,其结果如图1所示㊂图1(a)为未整理羊毛织物,羊毛表面被边缘清晰可见的鳞片层覆盖,粗糙不平;图1(b)中可以发现多巴胺整理织物中,一层薄膜覆盖在纤维表面,粗糙不平的鳞片层发生钝化,摩擦因数降低,纤维表面的亲水性能由于这层多巴胺膜的存在增加;图1(c)可观察到多巴胺整理负载石墨烯织物,原本清晰的鳞片边缘变得模糊不清,表面形成一层片状石墨烯㊂图1㊀羊毛织物整理前后SEM照片图2为整理前后羊毛织物的红外光谱图,经过谱峰归属可知,3707cm-1处中等强度的尖峰为 NH2,说明多巴胺附着在羊毛纤维上;针对多巴胺/石墨烯整理羊毛织物发现其图谱中位于3460cm-1附近的伸缩振动峰右移峰宽增大,在1711cm-1处出现了C O 的伸缩振动峰,在1645cm-1处峰高变化峰宽增加出现了C C的伸缩振动峰,这都是石墨烯的典型基团,说明石墨烯的成功负载㊂图2㊀整理前后羊毛织物的红外光谱图图3为10g/L多巴胺负载9g/L石墨烯整理后羊毛织物水洗测试结果㊂从图3可以看出,多巴胺/石墨烯整理后羊毛织物的静电压和静电半衰期经过水洗12次之后趋于稳定,稳定后的静电压为265V左右,静电半衰期也同步升高㊂图3㊀10g/L多巴胺和9g/L石墨烯整理羊毛织物经水洗后防静电性能㊀㊀参考GB/T12703 2010‘纺织品静电性能的评定标准“,结合图3可以发现,多次洗涤后,经10g/L多巴胺和9g/L石墨烯负载整理后的羊毛织物,其防静电性能仍然符合GB/T12703 2010的要求,静电压和静电半衰期相对稳定,说明石墨烯负载在羊毛织物上具有良好的耐水洗性,结合牢度高㊂2.2㊀石墨烯负载后的抗静电效果通过织物静电测试仪对不同浓度配合的多巴胺/石墨烯整理羊毛织物进行测试,得到如图4所示结果㊂可见,羊毛织物负载不同质量浓度的多巴胺/石墨烯时,其静电压随着石墨烯质量浓度的增加而降低,这是由于石墨烯以片层方式紧紧的贴附在具有超强黏附作用的多巴胺膜上,石墨烯优良的导电性能加速羊毛织物表面电荷的散离,使羊毛织物的抗静电效果进一步提升,而且多巴胺/石墨烯整理的羊毛织物的静电压直接降至300V以下,其中10g/L多巴胺负载9g/L石墨烯静电压值降为0V㊂从图4中静电半衰期的结果看,原织物的静电半衰期在5~7s之间,经多巴胺/石墨烯整理的羊毛织物则有不同程度的降低,其中10g/L多巴胺和9g/L石墨烯整理织物的静电半衰期降至0s㊂保持多巴胺质量浓度不变时,随着石墨烯质量浓度在一定范围内升高羊毛织物的抗静电效果提高,10g/L多巴胺配合9g/L石墨烯整理达到最优,此时静电压值和静电半衰期均为0㊂羊毛纤维表面负载的石墨烯层层自组装,显著提高了羊毛织物的抗静电性能,织物表面电阻率从108Ω降至105Ω以下,可以推测石墨烯使羊毛织物表面形成导电网络,加速织物表面电荷散离,进一步提高织物的抗静电性能㊂图4㊀不同质量浓度多巴胺整理的羊毛织物负载不同质量浓度石墨烯的静电压和静电半衰期2.3㊀含水率对抗静电的影响影响织物抗静电性能的重要因素之一是空气相对湿度,空气相对湿度增加,织物的抗静电性能提高,羊毛织物在相对湿度小于40%时也会产生静电[10]㊂通过改变含水率可以探究不同含水率时羊毛织物的抗静电性能,分别控制了0%㊁3%㊁6%㊁9%㊁12%5个含水率,在25ħ下对整理前后羊毛织物静电性能进行测试,结果见图5㊁6㊂图5㊀不同质量浓度多巴胺整理羊毛织物在不同含水率时的静电压和静电半衰期图6㊀在不同含水率时多巴胺/石墨烯不同质量浓度配比整理羊毛织物的静电压和静电半衰期从图5可以看出,未整理的羊毛织物和经多巴胺整理的羊毛织物随着含水率增加,摩擦电压和静电压半衰期逐渐下降,当含水率不低于6%时羊毛织物自身开始具有抗静电的效果,摩擦电压基本稳定在500V以下,静电半衰期稳定在3s以内,含水率越高织物抗静电效果越好,当含水率为9%时,摩擦电压和静电半衰期降低至最小值;另外未整理的羊毛织物表面电阻率分别为7.51ˑ108Ω(含水率0%)㊁9.02ˑ107Ω(含水率3%)㊁1.02ˑ107Ω(含水率6%)㊁9.78ˑ106Ω(含水率9%)㊁9.82ˑ106Ω(含水率12%),含水率0%~6%时表面电阻率大于107Ω,根据GB/T12703.4 2010‘纺织品静电性能的评定第4部分:电阻率“的要求,含水率小于6%时,羊毛织物存在静电问题,空气相对湿度比较低时容易造成羊毛织物中含水率低于6%,引起静电问题㊂从图6不难发现,石墨烯负载羊毛织物具有上述相似的变化规律,即含水率越高织物抗静电效果越好,但当含水率大于9%时,出现摩擦电压和静电半衰期的回升,石墨烯含量不同,回升幅度不一,当石墨烯含量高时,负载石墨烯的羊毛织物表面的石墨烯片状层部分不连续导致,从图1的SEM照片也可以得以佐证㊂3㊀结㊀论本文利用多巴胺整理羊毛织物负载石墨烯,研究不同含水率时多巴胺㊁石墨烯质量浓度对羊毛织物抗静电性能的影响,为抗静电羊毛织物产品的开发提供一种新的方法㊂①羊毛织物的含水率从0%变化到12%时,未经整理的羊毛织物的表面电阻率从108Ω降至106Ω,含水率越高织物抗静电效果越好;在含水率低于6%时表面电阻率大于107Ω,羊毛织物存在静电问题㊂②随着石墨烯质量浓度在一定范围内增加,羊毛织物抗静电性能逐渐提高,10g/L多巴胺负载9g/L石墨烯时,静电压和静电衰减时间均为0,织物抗静电性能最好㊂③多巴胺/石墨烯负载羊毛织物具有较好的耐水洗性,其中10g/L多巴胺负载9g/L石墨烯羊毛织物的静电压和静电半衰期经过水洗12次之后趋于稳定,能够达到防静电标准㊂参考文献:[1]㊀MEMON H,WANG Hua,YASIN S,et al.Influence ofincorporating silver nanoparticles in protease treatment onfiber friction,antistatic,and antibacterial properties ofwool fibers[J].Journal of Chemistry,2018(10):1-8.[2]㊀MORENT R,GEYTER N De,VERSCHUREN J,et al.Non-thermal plasma treatment of textiles[J].Surfaceand Coatings Technology,2008,202(14):3427-3449.[3]㊀BARANI H,MONTAZER M,CALVIMONTES A,et al.Surface roughness and wettability of wool fabrics loadedwith silver nanoparticles:influence of synthesis andapplication methods[J].Textile Research Journal,2013(12):1310-1318.[4]㊀MALKOV G S,FISHER E R.Pulsed plasma enhancedchemical vapor deposition of poly(allyl alcohol)ontonatural fibers[J].Plasma Processes and Polymers,2010,7(8):695-707.[5]㊀MEADE S J,CALDWELL J P,HANCOCK A J,et al.Covalent modification of the wool fiber surface:theattachment and durability of model surfacetreatments[J].Textile Research Journal,2008,78(12):1087-1097.[6]㊀VARESANO A,TONIN C.Improving electricalperformances of wool textiles:synthesis of conductingpolypyrrole on the fiber surface[J].Textile ResearchJournal,2008,78(12):1110-1115.[7]㊀康红波,麻文效,李美真,等.高支羊毛围巾抗静电工艺整理探讨[J].毛纺科技,2015,43(6):38-42. [8]㊀李会改,程浩南,张鹏飞.基于原位聚合的羊毛/涤纶织物抗静电整理及其性能研究[J].毛纺科技,2017,45(10):36-40.[9]㊀李扬,王进美,李彩霞.聚苯胺/羊毛/涤纶复合抗静电织物的导电性能研究[J].产业用纺织品,2016,34(4):37-40.[10]㊀徐守飞,张庆伟,李青.原位聚合法制备聚苯胺/涤纶导电织物[J].印染助剂,2013,30(8):10-13. [11]㊀张洪峰,杨锦锦,吴壮壮,等.抗静电聚苯胺改性羊毛纤维的制备[J].天津科技大学学报,2019,34(4):42-45.[12]㊀胡雪敏,申保雷,张朔,等.涤纶织物石墨烯-Fe3O4复合溶液抗静电整理[J].针织工业,2019(6):53-55.[13]㊀陈小婷,吴诗雯,任豪,等.石墨烯在抗静电涤纶织物上的应用[J].印染,2019,45(3):10-13.。
化学氧化聚吡咯的结构及导电性的研究
化学氧化聚吡咯的结构及导电性的研究
化学氧化聚吡咯(也称为卟啉卤丙基甲酸酯,简称POM)是一种有机包改性聚合物,具有良好的稳定性和可控的导电性能。
因此,它在电子、电力、医疗和汽车中都有广泛应用。
年来,很多学者使用各种方法研究POM的结构以及如何改善其导电性能。
首先,关于POM的结构,学者们通过红外光谱及X射线衍射(XRD)技术研究发现,POM由聚合物和配位结构组成,并具有较强的水合作用,这种水合作用可以有效地增强POM的结构稳定性和可控性。
此外,POM同时具有相当程度的热稳定性,一旦结合聚合物,POM的热稳定性可以随着温度的升高而增加。
其次,有关POM的导电性能,学者们发现,由于POM中含有较多的氧原子,这些原子可以在POM结构中形成独特的电荷转移网络,从而形成共价键网络来提高POM的导电性能。
为了进一步提高POM的导电性,学者们也尝试采用一些化学方法,如加入多元素氧化物,可以使POM在聚合物表面形成一定厚度的氧化层,进而提高POM的导电性。
此外,学者们还发现,聚吡咯的导电性还与其分子结构的非晶态有关,当样品晶化时,POM的导电性会迅速降低。
在结论部分,本文讨论了POM的结构及其导电性能。
研究表明,POM可以有效地增加聚合物的结构稳定性和可控性,并可以通过加入多元素氧化物来提高其导电性能。
这些发现为开发新型POM提供了重要方向,使POM能够在电子、电力、医疗和汽车等领域发挥更大的作用。
总之,本文讨论了POM的结构及其导电性,研究发现,POM可以有效地增强其结构稳定性和可控性,同时也可以提高其导电性能。
这些发现为开发新型POM提供了重要方向,使POM具有广泛的应用前景。
两种质子酸掺杂聚吡咯电化学性能的比较
两种质子酸掺杂聚吡咯电化学性能的比较陈泳;李娟娟;郝蓉蓉【摘要】分别以H2SO4和HNO3作为聚合电解液,通过循环伏安法在不锈钢网上合成了质子酸掺杂的聚吡咯(PPy).采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(SEM)对其结构和形貌进行表征.分别在1 mol·L-1 HNO3和0.5mol·L-1 H2SO4的电解液中,通过循环伏安法(CV)、恒流充放电(GCD)和交流阻抗谱法(EIS)对电极材料的电化学性能进行测试.结果表明:PPy/HNO3电极材料具有疏松多孔的珊瑚状结构,而PPy/H2SO4呈现出菜花状结构;电流密度为5 mA·cm-2时,在0.5 mol·L-1H2SO4电解液中,PPy/0.5mol·L-1 HNO3比电容为596 F·g-1,循环1 000次后比电容保持了95.9%,在1.0 mol· L-1 HNO3电解液中,PPy/0.1 mol·L-1 H2SO4比电容为442 F·g-1,循环1 000次后比电容保持了70.6%,相比之下,HNO3掺杂后的聚吡咯电极材料表现出更优异的电化学性能.【期刊名称】《兰州理工大学学报》【年(卷),期】2018(044)005【总页数】6页(P69-74)【关键词】质子酸;聚吡咯;循环伏安法;比电容【作者】陈泳;李娟娟;郝蓉蓉【作者单位】兰州理工大学石油化工学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学石油化工学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学石油化工学院,甘肃兰州730050【正文语种】中文【中图分类】O646近年来,凭借优异的能量转换和存储性能,超级电容器已经成为新型化学电源领域的研究热点.相比于电池和传统电容器,超级电容器具有功率密度高、充放电速率快和循环寿命长等优点[1-4].而对于超级电容器性能来说,最重要的影响因素是电极材料的性能.导电聚合物是一类重要的电极材料,其最大的优点是可以通过设计聚合物的结构,优选聚合物的匹配性,来提高电容器的整体性能.其中,聚吡咯(PPy)由于合成简单、电导率高、稳定性好、氧化电位低以及安全无毒等优点[5-6],被认为是最有商业前景的导电高分子材料之一,引起了国内外学者的广泛关注. 1916年Angeli首次用化学氧化法合成了聚吡咯,直到1965年Weiss等用电化学合成法合成了导电聚吡咯,人们才注意到其具有导电性,并开始对其研究.由于缺乏有效的长程有序,其内部自由电荷的运动受到限制,因而本征态的聚吡咯导电性较差.但是,当材料处于掺杂状态时,其导电性显著提高,电活性增强,电化学性能得到了极大的提高.其中,质子酸掺杂是在PPy 合成过程中使用较早的,也是使用较多的一类掺杂剂.张爱琴等[7]在低温(0 ℃)下化学氧化合成了盐酸掺杂聚吡咯(PPy),当电流密度为8 mA·cm-2时,PPy在1 mol·L-1 Na2SO4溶液中的单电极比电容达350.2 F·g-1;当电流密度为10 mA·cm-2时,第100次循环时的比电容为初始值的90.6%.王杰等[8]用电化学方法制备了分别以对甲基苯磺酸、高氯酸和盐酸掺杂的PPy膜,当扫描速率为5 mV·s-1时,比电容分别为146、219、270 F·g-1. Li等[9]在5-磺基水杨酸(SSA)中通过恒电流法和脉冲沉积法在不锈钢片上合成了聚吡咯膜,在扫速为2 mV·s-1时比电容达到545 F·g-1.质子酸掺杂聚吡咯的研究已有不少,前期的研究焦点主要集中在掺杂后对聚吡咯电导率的影响,现在的研究更多的是关注电极材料比电容的高低.本文分别选用H2SO4和HNO3两种无机酸为聚合电解液,采用循环伏安法在不锈钢网表面合成了聚吡咯(PPy),研究了聚合过程中掺杂酸的种类对聚吡咯结构和电化学性能的影响.1 实验部分1.1 原料与试剂吡咯(上海晶纯试剂有限公司),经减压蒸馏后使用.硫酸(白银良友化学试剂)、硝酸(白银良友化学试剂)、丙酮(天津市大茂化学)、无水乙醇(天津市富宇精细化工)等试剂均为分析纯,未经进一步处理.1.2 硝酸及硫酸掺杂PPy的合成采用CHI660E电化学工作站 (上海辰华仪器有限公司)通过循环伏安法进行电化学聚合. 实验为三电极体系.工作电极为304型不锈钢网(25 mm×10 mm),沉积面积为1 cm2,辅助电极为304型不锈钢网(25 mm×10 mm),参比电极为饱和甘汞电极.不锈钢网在使用前,经丙酮、乙醇、去离子水超声清洗干净,烘干待用.电解液的组成:0.1 mol·L-1的Py和一定浓度的酸(HNO3和H2SO4).具体的合成过程:在电位窗口为-0.2~0.9 V,扫描速率为5 mV·s-1的条件下循环扫描31个片段,待聚合结束后,取出工作电极依次用聚合时相应的酸和蒸馏水冲洗,接着将工作电极置于60 ℃真空干燥箱中进行干燥.1.3 材料的结构表征傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR,美国Nicolet,Nexus 671型)测定样品的红外光谱图; X 射线衍射仪(XRD,日本理学,D/MAX-2400 X型)测定样品的X 射线衍射图谱;场发射扫描电镜(SEM,日本电子光学,JSM-6701 F 型)观察样品的微观形貌.1.4 电化学性能测试利用上海辰华CHI660E电化学工作站对所得电极材料进行电化学测试.测试体系为三电极体系:上一步中得到的聚吡咯修饰电极作为工作电极,铂电极为辅助电极,饱和甘汞电极为参比电极.电解液为0.5 mol·L-1的H2SO4溶液或1.0 mol·L-1 的HNO3溶液,测定电极材料的循环伏安曲线(电压范围-0.3~0.7 V)、恒流充放电曲线(电位窗口-0.3~0.7 V)和交流阻抗(测试频率范围0.01 Hz~100 kHz).2 结果与讨论2.2 质子酸对聚吡咯结构与形貌的影响2.2.1 FT-IR分析图1为PPy/H2SO4和PPy/HNO3的红外光谱图.由图可以看出,两种掺杂的聚吡咯峰形基本一致.PPy/H2SO4(曲线a)特征吸收峰对应的官能团归属如下:3 459 cm-1为N—H伸缩振动吸收峰;1 639、1 563、 1 452和1 117 cm-1分别为C==C、C—C、C—N和C—H特征吸收峰;877、846和617 cm-1分别为==C—H、—C—H和N—H面外振动吸收峰,这与聚吡咯的典型吸收峰一致[10].PPy/HNO3(曲线b)特征吸收峰与之相似,不同的是,在1 617和1 384cm-1处出现了C==O和C—O的较弱吸收峰,说明有一部分聚吡咯发生过氧化,证明了的存在[11].并且在1 042 cm-1处有较弱的吸收峰,这是质子化聚吡咯链中==N+H—的面内变形振动吸收峰[12],说明在HNO3溶液中,聚吡咯的质子化程度更高.在780 cm-1处出现的强度较弱的峰为吡咯环上Cβ—H面内弯曲变形振动引起的,证明了有一部分聚吡咯以α-α的连接方式存在[13].同时发现PPy/HNO3的部分特征峰发生红移,吸收峰强度变大,这可能是由于经HNO3掺杂后,一方面氮原子上更多的正电荷离域到吡咯环上,降低了吡咯环电子云密度,同时由于掺杂作用形成的共轭效应使得基团的振动频率下降,使红外吸收峰向低频方向移动,有利于电荷的跃迁[14].图1 PPy/H2SO4和 PPy/HNO3的红外光谱图Fig.1 FT-IR spectrograms of PPy/H2SO4 and PPy/HNO32.2.2 XRD分析图2是PPy/H2SO4和PPy/HNO3的X射线衍射图.可以看出,谱线a和b没有出现特别尖锐细高的衍射峰,说明质子酸掺杂的聚吡咯结晶度不高,以无定形为主.在2θ=14°~30°之间均出现了较宽的衍射峰,这是聚吡咯的特征峰[10],是由环的密堆积引起π-π*轨道充分折叠形成的[15].通过对比发现,PPy/HNO3的衍射峰强度更大,表明其结晶度更高,结构更加有序,说明经硝酸掺杂后质子化的氧化态单元结构==N+H—增加了[16],这与红外分析结果一致.图2 PPy/H2SO4和PPy/HNO3的X射线衍射图Fig.2 XRD spectrograms of PPy/H2SO4 and PPy/HNO32.2.3 SEM分析图3 不同质子酸掺杂PPy的扫描电镜图Fig.3 SEM images of PPy doped with different protonic acids图3分别是PPy/H2SO4和PPy/HNO3在10 000倍率下的扫描电镜图.可以看到,硫酸掺杂的聚吡咯(图3a)形貌是由许多颗粒堆积成的大结节,类似于菜花状的结构.然而,硝酸掺杂的聚吡咯却呈现出表面相对粗糙的珊瑚结构(图3b),这是由于质子化的氧化态单元结构==N+H—的增加,使得聚吡咯分子间同时以链内和链间的方式连接,改变了其聚集状态,增加了分子链排列的有序性[16].这种疏松多孔的结构使电极表面活性电位数增多,从而增强了电化学信号,既有利于电解液在电极微孔内的传递和扩散[17],又有利于活性物质的充分利用,可在产生氧化还原电容的同时,产生较大的双电层电容[7].2.3 两种质子酸掺杂聚吡咯电化学性能的比较2.3.1 循环伏安测试图4a和图4b是不同质子酸浓度的PPy/HNO3和PPy/H2SO4分别在0.5 mol·L-1 H2SO4和1.0mol·L-1HNO3电解液中测试的循环伏安曲线(CV),电位窗口为-0.3~0.7 V,扫描速率为5 mV·s-1.由图可见,两种质子酸掺杂下的图形都接近于矩形,但有不同程度的扭曲,这可能是由于电极内阻的存在和极化的原因.同时观察到其氧化还原电位间距较宽,未出现明显的氧化还原峰电流,这可能是由于酸性溶液中合成的聚吡咯中各种阴离子嵌脱过程形成的电流峰相互叠加造成的[7].图4 不同质子酸掺杂PPy的循环伏安曲线Fig.4 Cyclic voltammetric curves of PPy doped with different protonic acids从图4a中可以看出PPy/HNO3电极的CV曲线对称性更好,说明电极材料的可逆性较好.当HNO3浓度为0.5 mol·L-1时,曲线包围的面积最大,通过的电荷电量更多,表明附着在电极表面的PPy中电化学活性单元数更多,预示着其具有较大的比电容.当HNO3浓度较小时,电极表面的聚吡咯电化学活性位点少,而浓度较大时,多余的阴离子会堵塞聚吡咯的导电通道,阻碍电解质离子的传递[18].同样的从图4b中可观察到,当H2SO4浓度不同时,曲线围绕的面积大小不等,H2SO4浓度为0.3 mol·L-1时,CV曲线的面积最大.2.3.2 恒流充放电测试不同质子酸浓度的PPy/H2SO4和PPy/HNO3分别在1.0 mol·L-1 HNO3和0.5 mol·L-1 H2SO4电解液中进行恒流充放电测试(GCD),电位窗口为-0.3~0.7 V,电流密度为5 mA·cm-2.测试结果如图5a和5b所示,由于聚合物基体及溶液中离子的掺杂-脱掺杂,导致两种充放电曲线都不是理想的线性三角波形,说明存在法拉第赝电容.同时由于电极内阻的存在和极化的原因,导致放电曲线在开始放电时均出现了不同程度的电压降.电极材料的比电容可由式(1)计算得Cm =IΔt/(mΔV)(1)式中:Cm为活性物质的比电容,F·g-1;I为放电电流,A;Δt为放电时间,s;ΔV是电压范围,V;m为活性物质的质量,g,由差减法计算得到.由式(1)计算可得,当两种酸的浓度分别为0.1、0.3、0.5、0.7和0.9 mol·L-1时,对应的PPy/HNO3电极材料的比电容分别为93、355、596、242 和135 F·g-1,PPy/H2SO4电极材料的比电容分别为442、301、239、160 和126 F·g-1.可以看出,PPy/HNO3的比电容在HNO3浓度为0.5 mol·L-1时最大,这与循环伏安测试的结果一致,然而,PPy/H2SO4的比电容在H2SO4浓度为0.1 mol·L-1时最大,与循环伏安测试结果不吻合,这是因为不同浓度下沉积的聚吡咯的质量不同造成.相比之下,PPy/0.5 mol·L-1 HNO3电极材料的比电容高于PPy/0.1 mol·L-1 H2SO4 ,可能是由于硝酸掺杂后,聚吡咯呈现出疏松多孔的珊瑚状形貌,有利于电解液在电极微孔内的传递和扩散,使活性物质得到充分利用;另一方面,增加了聚吡咯链的离域性,有效改善了材料的导电性[19].图5 不同质子酸掺杂PPy的恒流充放电曲线Fig.5 GCD curves of PPy doped with different protonic acids2.3.3 交流阻抗测试图6 PPy/H2SO4 和 PPy/HNO3的交流阻抗谱图Fig.6 EIS spectrograms of PPy/H2SO4 and PPy/HNO3图6分别为PPy/0.1 mol·L-1 H2SO4 和PPy/0.5 mol·L-1 HNO3在开路电压为0.4 V时的交流阻抗谱图.从图谱中可以看出,所有曲线均由半圆和直线构成.曲线高频端与实轴的截距代表电解液的欧姆电阻Rs ,高频区是由电荷传递过程引起的阻抗,半圆直径代表电荷传递电阻Rct,直径越小,电荷传递电阻Rct越小,即导电性越好,中频区为一段45°的斜线是由极化过程引起的,表明此时的电化学过程由扩散控制,低频区直线是由电极上离子的Warburg阻抗所致,即电解液中离子向电极表面扩散时的阻抗[20],反映了材料与电化学容量相关的充电机理,直线越垂直于横坐标表明其电容性能越好.比较两种电极材料的阻抗谱图,PPy/H2SO4和PPy/HNO3的电荷传递电阻分别为3.2和1.9 Ω,表明PPy/0.5 mol·L-1HNO3电极材料具有更小的电化学传质阻抗,这主要是因为HNO3掺杂后提高了聚吡咯分子链的有序性,增强了电子的离域化作用,提供了更多的电子流动通道,有利于电荷的流动.2.3.4 循环稳定性测试图7为PPy/H2SO4 和 PPy/HNO3分别在1.0 mol·L-1 HNO3和0.5 mol·L-1H2SO4电解液中进行1 000次循环伏安测试的循环寿命图,扫描速率为50 mV·s-1.由图可以看出,PPy/HNO3电极材料在循环初期比电容下降较快,这主要是由电极表面存在未聚合完全的聚合物以及未掺杂的聚吡咯导致的[21-22],接着比电容又有一定程度的升高,原因可能是由于电极微观结构的改变[23-24],最终比电容保持了95.9%,损失较小,说明该电极材料循环稳定性较好.PPy/H2SO4电极材料在循环初期出现了比电容升高的过程,最终比电容保持了70.6%. 尽管在循环过程PPy 会发生聚合物链的膨胀/收缩,使得电极材料内的部分孔隙毁坏和隔断,阻碍带电粒子在孔隙内的传递,从而使材料的比电容快速下降[25-26],但是,两者相比,HNO3对聚吡咯链结构的稳定性要大于H2SO4的.图7 PPy/H2SO4和PPy/HNO3的循环寿命Fig.7 Cycling stability curves of PPy/H2SO4 and PPy/HNO33 结论分别用H2SO4和HNO3作为聚合电解液,通过循环伏安法在不锈钢网上合成了不同质子酸掺杂的聚吡咯.分析对比了两种电极材料的结构和性能的差异,发现尽管都是无机酸,但是两种酸掺杂的聚吡咯电极材料的形貌不同,并且,就电化学性能而言,HNO3掺杂的聚吡咯电极材料都优于H2SO4掺杂的,说明HNO3进入聚吡咯基体使分子链更加有序,从而有利于电荷的传递和聚合物链的稳定,因此,使得电极材料的充放电容量和循环稳定性有了显著提高.参考文献:【相关文献】[1] GOGOTSI Y.What nano can do for energy storage [J].Acs Nano,2014,8(6):5369-5371.[2] BURKE A.Ultracapacitors:why,how,and where is the technology [J].Journal of Power Sources,2000,91(1):37-50.[3] 王冠. 超级电容器电极材料的制备及其性能的研究 [D]. 北京:清华大学,2011.[4] 王凯.超级电容器的制备及性能研究 [D].大连:大连理工大学,2014.[5] 杜冰.导电聚吡咯及其复合材料用作超级电容器电极材料的研究 [D].成都:西南交通大学,2009.[6] KANG H C,CECKELER K E.Enhanced electrical conductivity of polypyrrole prepared by chemical oxidative polymerization: effect of the preparation technique and polymer additive [J].Polymer,2000,41(18):6931-6934.[7] 张爱琴,王力臻,张勇,等.盐酸掺杂聚吡咯的电化学电容性能 [J].电池,2010,40(1):10-12.[8] 王杰,徐友龙,陈曦,等.掺杂离子对聚吡咯膜的电化学容量性能的影响 [J].物理化学学报,2007,23(3):299-304.[9] LI X,ZHITOMIRSKY I.Capacitive behaviour of polypyrrole films prepared on stainless steel substrates by electropolymerization [J].Materials Letters,2012,76(1):15-17.[10] MI H,ZHANG X,YE X,et al.Preparation and enhanced capacitance of core-shell polypyrrole/polyaniline composite electrode for supercapacitors [J].Journal of Power Sources,2008,176(176):403-409.[11] ELYASHEVICH G K,ROSOVA E Y,SIDOROVICH A V,et al.The effect of a polypyrrole coating on the thermal stability of microporous polyethylene membranes [J].European Polymer Journal,2003,39(4):647-654.[12] UYAR T,TOPPARE L,HACALOGLU J.Spectroscopic investigation of oxidation of p-toluene sulfonic acid doped polypyrrole [J].Synthetic Metals,2001,123(2):335-342. [13] RAUDSEPP T,MARANDI M,TAMM T,et al.Influence of ion-exchange on the electrochemical properties of polypyrrole films [J].Electrochimica Acta,2014,122(9):79-86.[14] HAMIDI P,OJANI R,RAZMI H,et al.High catalytic performance of Pt nanoparticles via support of conducting polymer for electro oxidation of methanol at carbon ceramic electrode [J].Journal of the Iranian Chemical Society,2015,12(4):667-676.[15] DALLAS P,STAMOPOULOS D,BOUKOS N,et al.Characterization,magnetic andtransport properties of polyaniline synthesized through interfacial polymerization [J].Polymer,2007,48(11):3162-3169.[16] RUHI G,BHANDARI H,DHAWAN S K.Designing of corrosion resistant epoxy coatings embedded with polypyrrole/SiO2 composite [J].Progress in OrganicCoatings,2014,77(9):1484-1498.[17] LEE S I,MITANI S,PARK C W,et al.Electric double-layer capacitance of microporous carbon nano spheres prepared through precipitation of aromatic resin pitch [J].Journal of Power Sources,2005,139(1):379-383.[18] XU H,ZhANG J L,CHEN Y,et al.Preparation and electrochemical performance of polyaniline doped with Mn2+[J].Journal of Functional Materials,2014,45(7):07047-07050.[19] LI X.Improving the electrochemical properties of polyaniline by co-doping with titanium ions and protonic acid [J].Electrochimica Acta,2009,54(24):5634-5639.[20] WANG Y,SHI Z,HUANG Y,et al.Supercapacitor devices based on graphene materials [J].Journal of Physical Chemistry C,2009,113(30):13103-13107.[21] XU H,WU J X,LI C L,et al.Investigation of polyaniline films doped with Fe3+ as the electrode material for electrochemical supercapacitors [J].ElectrochimicaActa,2015,165:14-21.[22] 田颖,李浙齐,徐洪峰,等.不同电解质溶液对聚吡咯修饰膜性质的影响 [J].物理化学学报,2008,24(4):612-618.[23] SHI K,ZHITOMIRSKY I.Influence of current collector on capacitive behavior and cycling stability of Tiron doped polypyrrole electrodes [J].Journal of PowerSources,2013,240(240):42-49.[24] PAULIUKAITE R,BRETT C M A,MONKMAN A P.Polyaniline fibres as electrodes: Electrochemical characterisation in acid solutions [J].Electrochimica Acta,2004,50(1):159-167.[25] FRACKOWIAK E,KHOMENKO V,JUREWICZ K,et al.Supercapacitors based on conducting polymers/nanotubes composites [J].Journal of PowerSources,2006,153(2):413-418.[26] ZHANG J,KONG L B,WANG B,et al.Electrochemical polymerization of polyaniline doped with Zn2+ as the electrode material for electrochemical supercapacitors [J].Journal of Solid State Electrochemistry,2014,18(3):813-819.。
聚吡咯的xrd特征峰
聚吡咯的XRD特征峰
聚吡咯(Polypyrrole)的X射线衍射(XRD)特征峰主要表现为:
1. 在2θ角约为15°左右,出现一个明显的强峰,对应于聚吡咯的π-π*跃迁特征峰,表明聚合物分子链的共面排列。
2. 在2θ角约为20°左右,出现一个较弱的峰,对应于聚吡咯的苯环结构特征峰。
3. 在2θ角约为30°左右,出现一个较为明显的峰,对应于聚吡咯的(002)晶面反射峰,表明聚合物分子链在堆积时呈现出一定的层状结构。
需要注意的是,聚吡咯的XRD图谱中峰的位置、强度和形状等特征会受到许多因素的影响,如聚合条件、掺杂情况、结晶度等。
因此,在具体分析聚吡咯的XRD图谱时,需要结合实验条件和样品性质进行综合分析。
导电聚吡咯的研究
7× 10 - 6 1× 10 - 4
—
5× 10 - 4 1 20 31 34 55 56
—
01008
—
110
— — —
2 3
—
0109
—
814 67 69
—
79 90
—
—
3 DN :Doner Number ,过化学氧化聚合还制备出珊瑚形貌的导电聚吡咯纳米线以及纳米线网络结构 , 这种聚 吡咯的粉末压片电导达到 43 SΠ cm 。
温电导 、 热重分析 、 可见2近红外吸收光谱和电 化学测量的结果 , 作者提出 PPy 除存在一般的 氧化掺杂结构外 ,还存在质子酸掺杂结构 ( 见图 [12 ] 1) ,这种结构是在吡咯单元的 β 2C 上发生质 子化 ,质子所带的正电荷转移到聚吡咯主链上 并伴随对阴离子掺杂 。根据还原态吸收光谱 , 推算出 PPy 的共轭链长度为 4 ~ 5 个吡咯 单 [13 ] 元 。提出了 PPy 主链是共轭吡咯环链段与可 以内旋转的聚吡咯链段的嵌段聚合物链结构的 [14 ] 看法 ,并解释了其光谱性质 。根据 PPy 碱处
[8 ]
2 吡咯电化学聚合反应机理的研究和聚合反应动力学方程
根据吡咯氧化聚合的特点 ,很自然地会想到阳离子自由基聚合机理 。按照这种机理 , 吡咯单体首 先被氧化成阳离子自由基 ,两个阳离子自由基偶合 , 同时脱掉两个质子形成二聚体 。二聚体又可被氧化
[9 ]
第4期
高 分 子 通 报
i = K[ Py ] [ A ] 1 + Kp [ Py ] + KA [ A ]
-
[4a ]
(1)
式中 i 为反应电流 ( 反应速率) ,[ Py ] 、 [ A ] 分别为吡咯单体和阴离子的浓度 , K 为反应速度常数 , Kp 和
纳米级聚吡咯在聚乙烯吡咯烷酮乳液中的分散聚合
聚吡咯纳米粒子在聚乙烯吡咯烷酮乳液中的制备与分散Hak-Young Woo a, Woo-Gwang Jung a, Dae-Woo Ihm b, Jin-Yeol Kim a,∗a韩国国民大学高级材料学院;大韩民国首尔市城北区贞陵洞861-1号邮编136-702b 韩国湖西大学化工部;大韩民国牙山地区邮编336-795摘要大量导电性聚吡咯(PPy)单分散粒子可在FeCl3存在条件下,以有机溶剂为分散介质,在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中发生乳液聚合。
当PVP的分子量达到370万时,大多数的PPY便以覆有PVP膜层的球状粒子形式存在,这些粒子的大小从30到60nm不等,分布较为狭窄。
分散粒子粒径大小随PVP分子量的增加而减少:当PVP的分子量从4万增加到360万,粒子的粒径范围随之从90-110nm减少到60-80nm。
这些PPY粒子易分散于水、甲醇、丁醇、和异丙醇等溶剂中,同时这些溶剂能与高分子有机胶粘剂混合,浇铸成膜。
球状PPY粒子的电导率为10–15 S/cm。
关键词:聚吡咯,纳米粒子,聚乙烯吡咯烷酮,乳液聚合1. 简介聚吡咯(PPy)是一种由五元杂环聚合而成的一种导电性高分子,这种材料因其优良的导电性能和出色的环境稳定性而备受关注。
近年来,已有大量研究指向纳米级PPy材料的合成与表征:具有纳米结构的材料被认为在光电子设备、充电电池和电容的电极、电磁屏蔽材料[1–4], 传感器[5,6], 微致动器[7], 防静电涂料,电致变色窗户和显示器以及封装等领域具有重要作用,因为这些领域都要求高聚物具有良好的导电性和可加工性,同时,高聚物能分散于水、甲醇、丁醇、和异丙醇等溶剂中并能与强的绝缘高分子材料混合,使其具有高的机械强度且易加工为电导共聚物[8,9]。
在这一混合过程中,导电性是通过浸透于附着在高聚物基体上的分散导电聚合物相以及通过旋涂或成膜而获得的。
一旦膜分解温度超过基体高聚物熔融温度,熔融共混就不可能发生。
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Fibers and Polymers 2006, Vol.7, No.2, 105-111105FT-IR Study of Dopant-wool Interactions During PPy DepositionAlessio Varesano, Annalisa Aluigi, Claudio Tonin *, and Franco Ferrero 1CNR-ISMAC, Institute for Macromolecular Studies, C.so G . Pella, 16 – 13900 Biella, Italy1Politecnico di Torino, Dip. Scienza dei Materiali e Ing. Chimica, C.so Duca degli Abruzzi, 24 – 10129 Torino, Italy(Received January 20, 2006; Revised March 8, 2006; Accepted April 7, 2006)Abstract: Coating the fibre surface by in situ oxidative chemical polymerisation of polypyrrole (using FeCl 3 as oxidant) is a readily industrial applicable way to give electrical properties to wool with good ageing stability [1], although pre-treatments are required to avoid damage of the cuticle surface due to the acidic condition of the process. FT-IR and EDX analysis reveal that organic sulphonates and sulphates, used as dopants, are absorbed by wool, while chlorine ions are preferably embedded on the polypyrrole layer. The resulting electrical conductivity seems mainly due to the presence of chlorine as counter-ion of polypyrrole; nevertheless, the presence of arylsulphonate in the polymerisation bath increases the electrical conductivity of the coating layer.Keywords: Polypyrrole, Conducting polymer, Dopant, Wool, TextileIntroductionTextile materials generally show poor electrical conductivity.Several methods have been developed to improve the electrical properties of synthetic fibres, but few of them are suitable for natural fibres, particularly for wool. Coating the fibre surface with a thin film of conducting polymers (i.e. π-conjugated polymers as polypyrrole and polyaniline) by in situ chemical oxidative polymerisation in the presence of organic dopants, is the most promising way to improve the electrical performances of natural fibre based textiles, since conducting polymers have already demonstrate good affinity to protein and cellulose fibres [1-3].Doped π-conjugated polymers produced by oxidative polymerisation, contain positive charges on the backbone chain. It is supposed that the charged species are polarons (charge +e, spin 1/2) and bipolarons (+2e, 0), which are delocalized over portion of several monomer units. The mobility of charged species along the polymer chain is responsible for the electrical conduction. The charges are neutralized through the introduction in the polymer structure of negative charged counter-ions. The counter-ions (also called dopants) play an important role in the synthesis of conducting polymers, because they promote the stability of polarons and bipolarons producing complexes [4,5].In the case of polypyrrole (PPy), positive charges are formed in the backbone chain during the chemical oxidative polymer-isation. A wide range of counter-ions can be incorporated into PPy; they are generally organic sulphonates or sulphates [6-9]or inorganic ions such as ClO 4−, Cl −, NO 3−, SO 42− [9-11].The type of counter-ion greatly influences the properties (e.g. morphology, structure, conductivity and stability) of the whole polymer [9,12-14].On the other hand, it is well known that anionic surfactants,in particular alkylsulphates or arylsulphonates, are absorbedby wool [15-17] and a recent work [18] has disclosed that sodium dodecylsulphate, absorbed onto wool surface, forms bilateral micelles. Moreover, it was demonstrated that anionic surfactants in acidic condition, greatly increase the acid damage of wool [15].In a previous work [19], differences in electrical conductivity were obtained for PPy coating on different kinds of wool subjected to usual industrial treatments. In particular, the electrical conductivity was found to decrease following the series: Hercosett ® wool > Basolan ® wool > raw wool >Mohair fibres.Knitted fabrics were already industrially produced from conductive wool fibres treated with PPy. The fabrics showed good properties, satisfactory performances and stability to use [1]. Moreover, it seemed that some interactions between fibres and dopant took place during the PPy deposition processes, although an exhaustive study on the interactions between the reagents (oxidant, dopant, monomer) and the substrate was not yet carried out, in spite of those influence the deposition process and the final result.ExperimentalMaterialsThe chemicals used were Pyrrole, 97% (Py, Fluka) as monomer; Iron (III) Chloride Hexahydrate, 98% (FeCl 3,Fluka) and Ammonium Persulfate, 98+% (APS, Aldrich) as oxidants; Naphthalenedisulfonic acid, disodium salt, 97%(NDS, Aldrich), Naphthalenesulfonic acid, sodium salt, 90%(NS, Aldrich), Dodecylsulfate, sodium salt, 98% (DS, Aldrich)and Dodecylbenzenesulfonic acid, sodium salt, tech. (DBS,Aldrich) as dopants. Other chemicals were Hydrochloric Acid 0.5M (HCl, Riedel-de Haën) for pH correction and Nonylphenol-20-Ethylenglycol Ether (NPE, Ilario Ormezzano SAI) as non-ionic surfactant to facilitate the impregnation of wool.Loose fibres were Hercosett ® merino wool (18.6µm),*Corresponding author: c.tonin@r.it106Fibers and Polymers 2006, Vol.7, No.2Alessio Varesano et al.Basolan® merino wool (21µm), raw merino wool (19.5 µm) and Mohair fibres (30 µm) supplied by Filatura di Trivero S.p.A. (Gaglianico, Italy). Hercosett® and Basolan® processes are frequently used to provide felt-proofing and shrink-resistance to wool. The Hercosett®process consists of an acid chlorination step followed by the application of a polymer thin film (e.g. cationic cross-linking polyamide-epichlorhydrin polymer) on the fibre surface, in order to envelop the external scales of the cuticle cells and prevent fibres motion with differential friction in the tip-root direction, which is recognised to be responsible for shrinking and felting [16,20-23]. The chlorination results in the oxidation of cystine residues into cysteic acid residues on the surface of the wool fibres and allows the cationic polymer to spread and adhere to the wool surface [22,23]. The Basolan® process consists of a chlorination step (e.g. dichloroisocyanurate salt) followed by neutralisation and dechlorination; resistance to shrink and felt is mainly due to the oxidative corrosion of the surface scale-shaped cuticle cells [21,24]. The fibres were used as received because already scoured and no additives were present.MethodsA first series of samples was treated with dopants (NDS, NS, DS or DBS) and oxidants (FeCl3 or APS) or pH corrector (HCl) with the aim of evidencing the interaction between the reagents and the fibres. The concentrations of the solutions were 0.105 N of oxidant or HCl, 0.0175 M of dopant. The treatments were carried out at room temperature in the presence of the non-ionic surfactant (NPE) with water/fibres and NPE/fibres ratios 50 w/w and 0.03 w/w respectively; then the samples were rinsed twice in demineralised water.A second series of samples was coated with PPy produced by an in situ chemical polymerisation in aqueous solutions. In the PPy deposition, the fibres were placed in a stirred aqueous solution containing FeCl3, NDS and non-ionic surfactant for about 15 minutes. After the monomer was added, the solutions became black in a few minutes and the stirring was stopped. The concentrations of the polymerisation bath were 0.105 M of FeCl3, 0.0175 M of NDS and 0.05 M of monomer (Py). The samples were pulled out from the solution after 5 h, rinsed in water and dried. PPy coated wool fibres were industrially spun and knitted, as reported elsewhere [1]. Another lot of wool was treated without the dopant in the same condition, in order to compare the electrical conductivity. SEM investigation was performed with a LEO (Leica Electron Optics) 135 VP SEM, at an acceleration voltage of 15 kV and at 18 mm working distance. The fibres were mounted on aluminium specimen stubs with double-sided adhesive tape and sputter-coated with a gold layer in rarefied argon, using an Emitech K550 Sputter Coater, with a current of 20 mA for 180 s.SEM-EDX analysis were performed by an Oxford Instruments Model 7060 Link ISIS interfaced to a PC using 4096 channels in the range of 10 keV, with a preset integral of 16000 counts between 0.00 and 3.00 keV. X-ray microanalysis was performed with a dead time of about 25%, 400 pA probe current, 15kV accelerating voltage and 18 mm working distance. FT-IR spectra were acquired by means of a Thermo Nicolet Nexus spectrometer, by attenuated total reflection (A TR) technique with the Smart Endurance accessory, in the range from 4000 to 550 cm−1 with 100 scansions and 4 cm−1 of band resolution and normalized to the amide I band at 1630 cm−1. Domestic and commercial washing fastness were evaluated by an Original Hanau Linitest apparatus using the ECE detergent distributed by EMPA Testmaterials, according to EN ISO 105-C06:1997 A1S. Abrasion tests were performed using a Nu-Martindale abrasion and pilling tester from James Heal & Co., with a load of 12 kN, according to EN ISO 12947-1:1998.Electrical resistance was measured in a conditioned laboratory (20o C, 65% RH) by means of a digital Multimeter Escort 170 connected with the long sides of sample (8 cm×4 cm) by 16 terminals.Results and DiscussionAnalysis of Blank Treated WoolHercosett®, Basolan®, raw wool and Mohair fibre samples, treated for 1h with FeCl3 and NDS in aqueous solution as previously described, and rinsed twice for 5 minutes in about 400 m l of stirred demineralised water to eliminate the excess of reagents, showed an intense permanent yellowing.The SEM images of the fibres are reported in Figure 1. The surface of wool fibres consists of cuticle cells overlapping to form a structure like tiles on a roof. In Mohair fibres, this typical scaled structure is less emphasized and the surface is smoother because the cuticle cells are thinner. As can be noted, Hercosett® wool (a) and Basolan® wool (b) show no damage of the cuticle cells, on the contrary of raw wool (c) and Mohair fibres (d). The explanation may be that the acidic chlorine-based oxidation step in Hercosett®and Basolan®processes essentially modify the cuticle cells [20-23]: raw wool (c) and Mohair fibres (d), which were not previously treated, show the detachment of some cuticle cells, in accordance with literature which asserts that surfactants can have a significant influence on the reactions of wool to acids [15]. Figure 2 shows the FT-IR spectra of NDS dopant powder, FeCl3/NDS treated samples (thick lines) and untreated wool (thin lines) for comparison. NDS spectrum shows the typical absorption of aromatic sulphonates. The bands in the range 1250-1000 cm−1 can be attributed mainly to -SO3− groups and in particular to the asymmetric and symmetric S=O stretching vibrations, whereas the bands at 830, 660 and 620 cm−1 can be assigned to the aromatic C-H bending vibration absorptions. The spectra of the untreated samples (thin lines) show the typical featuring of keratins. Peptide group (-CONH-) give spectral bands at 1630, 1520 and 1235 cm−1 assigned to I, IIFT-IR Study of Dopant-wool Interactions During PPy Deposition Fibers and Polymers 2006, Vol.7, No.2107andIII amides, respectively. Finally, the spectra of FeCl 3/NDS treated samples show some modification in the range of 1250~1000 cm −1 and below 700 cm −1. The positions of these new sharp peaks are in good agreement with the bands of the NDS. Moreover, the peak intensity of the sharp peak at 1030cm −1 decreases in the order: Hercosett ® wool > Basolan ®wool > raw wool > Mohair fibres. Thus, it seems that the NDS was absorbed onto the fibres, and in particular on Hercosett ® and Basolan ® treated wools. The band at 1390cm −1 attributed to -CH 3 bending [25] strongly decreases in intensity in the spectra of the treated samples. Wool contains a large amount of amino acids with methyl-terminal side chain: Alanine (5.2%), Isoleucine (3.1%), Leucine (7.0%),Threonine (6.6%), V aline (5.5%) and Methionine (0.4%). The disappearance of that band is probably due to conformational rearrangements induced by acidic condition, which hind the -CH 3 symmetric bending mode.Samples of Hercosett ® wool were treated for 5h in aqueous solution, as previously described, with FeCl 3 or HCl or APS only, and rinsed twice for 5 minutes in about 400 m l of stirred demineralised water. Only the fibres treated with FeCl 3became yellow-brown. FT-IR analysis of these samples is reported in Figure 3. No significant modifications were noted in the spectra of FeCl 3 6 (b) and HCl treated (c) Hercosett ®wools with respect to untreated (a) Hercosett ® wool. The spectrum of APS treated (d) Hercosett ® wool shows an absorption increase in the range 1140-1100 cm −1 due to S-O stretching of the oxidized species of cystine S-S bonds (Cys-S-S-Cys). In particular, the absorption bands at 1040, 1070and 1124 cm −1 are assigned respectively to cysteic acid (Cys-Figure 1. SEM images of FeCl 3/NDS treated (a) Hercosett wool (×3000), (b) Basolan wool (×2000), (c) raw wool (×1500), (d) Mohair fibres (×1500).Figure 2. FT-IR spectra of NDS powder, untreated (thin line) and FeCl 3/NDS treated (thick line) wool: (a) Hercosett wool, (b)Basolan wool, (c) raw wool, (d) Mohair.108Fibers and Polymers 2006, Vol.7, No.2Alessio Varesano et al.SO3H), cystine-S-monoxide (Cys-SO-S-Cys) and cystine-S-dioxide (Cys-SO 2-S-Cys) [1,26-28] produced by the treatment with APS, not evidenced after the previous described treatment with FeCl 3. On the other hand,the absorption band of inorganic sulphate is centred near 1100 cm −1 [26]; therefore,it is possible that some residues of APS contribute to theabsorption increase. The bands of cysteine-S-sulphonate (or Bunte salt, Cys-S-SO 3H) at 1024 and 1190 cm −1 [1,26-28]remain the same, as expected.Figure 4 shows FT-IR spectra of Hercosett ® wool after different NDS treatments lasting 5h in aqueous solution,after being rinsed twice for 5 minutes in about 400 m l of stirred demineralised water. The FT-IR spectrum (b) of the sample treated with NDS does not show the NDS absorptionbands, indicating that the dopant is not absorbed by the wool and it is removed in consequence of the rinses. On the other hand, the spectrum (c) of APS/NDS treated Hercosett ® wool shows weak absorptions in the range 1100-1000 cm −1 related to the cystine oxidation (as previously reported), whereas the spectra (d) of HCl/NDS treated wool and (e) of FeCl 3/NDS treated wool show sharp peaks at 1085, 1025, 660 and 620cm −1 and a broad band at 1175 cm −1, already attributed to NDS (see Figure 2). Thus, the presence of NDS onto the Hercosett ® wool seems to be promoted by an acidic pH.Samples of Hercosett ® wool were treated for 1h with a solution of FeCl 3 and dopant, and rinsed twice for 5 minutes in about 400m l of stirred demineralised water. It should be highlighted that NS and DBS slowly react with ferric ions and form a gelatinous precipitate in about 3h. On the contrary,DS rapidly precipitate with FeCl 3, hence the suspension was filtered and the clarified solution was used to treat the fibre samples. Figure 5 shows FT-IR spectra of the dopant powder (thin line) and treated Hercosett ® wool (thick line). The main changes in the spectra of treated wool with respect to the untreated one (a) are reported in Table 1 and compared with peaks of the dopant powder. In the FeCl 3/NDS and FeCl 3/NS treated wool samples, it is interesting to note a shift at lower wavenumbers of the symmetric S-O stretching vibrations,suggesting interactions between dopants and wool. In the acidic condition (pH < 4), the amino and carboxyl groups and the side-chains of wool keratins are in the cationic form (H 3N +-wool-COOH), therefore this could promote electrostatic interactions between keratin chains and anionic groups (-SO 32−)of dopants. All the dopants tested in our experiments were absorbed or fixed onto wool, but solely the NDS is suitable for the doped PPy deposition, due to its stability in solution with FeCl 3.Figure 3. FT-IR spectra of (a) untreated wool, (b) FeCl 3 treated wool, (c) HCl treated wool, (d) APS treated wool.Figure 4. FT-IR spectra of (a) untreated wool, (b) NDS treated wool, (c) APS/NDS treated wool, (d) HCl/NDS treated wool, (e)FeCl 3/NDS treated wool.Figure 5. FT-IR spectra (a) untreated wool, (b) NDS powder (thin line) and FeCl 3/NDS treated wool (thick line), (c) NS powder (thin line) and FeCl 3/NS treated wool (thick line), (d) DS powder (thin line) and FeCl 3/DS treated wool (thick line), (e) DBS powder (thin line) and FeCl 3/DBS treated wool (thick line).FT-IR Study of Dopant-wool Interactions During PPy Deposition Fibers and Polymers 2006, Vol.7, No.2109Figure 6. EDX spectra (a) FeCl 3 treated wool, (b) FeCl 3/NDS treated wool, (c) freshly PPy coated wool, (d) knitted fabric from PPy coated wool, (e) knitted fabric from PPy coated wool after washing test.Table 1. New absorption bands in the FT-IR spectra of FeCl 3/dopant treated wool related to some dopant peaks (see Figure 5)DopantNew peaks (cm −1)Dopant peaks (cm −1)NDS117511801085110010251045660660620620NS 116011801085110010251045DS120012151000~9001000~900DBS11701185113011251040104510101010Figure 7. FT-IR spectra (a) freshly PPy coated wool, (b) knitted fabric from PPy coated wool after abrasion test (40000 run), (c)knitted fabric from PPy coated wool after three washing cycles.Table 2. Surface resistivity after domestic washing cycles Number of washing cycles 0123Resistivity (k Ω/square)0.94 4.6417.342.5CV (%)8.72.38.612.2Analysis of PPy Coated WoolPPy coated Hercosett ® wool fibres, obtained as previously described, were industrially intersected, spun and knitted producing electrically conducting fabrics with a cover factor of 1.27 mm tex (according to Woolmark Test Method 169),good handle and a deep and even black colour.The fabric obtained from PPy coated Hercosett ® wool with NDS was tested for domestic and commercial washing and abrasion resistance. Fabric samples were examined with EDX microanalysis, FT-IR and SEM.EDX spectra are reported in Figure 6. In every sample,gold is present due to sample preparation (sputter coating)and sulphur is naturally widely present in wool keratin. The spectra (a) and (b) are related to FeCl 3 and FeCl 3/NDS treated wool respectively. The spectrum (a) shows a huge presence of chlorine and iron; instead, the spectrum (b) shows some presence of chlorine and iron in traces. In addition, NS and DBS showed the same behaviour, but the spectra are not reported here for sake of brevity. The spectrum (c) of freshly PPy coated Hercosett ® wool shows the peak of chlorine.Thus, it seems that NDS was absorbed by wool preferably with respect to chlorine; whereas chlorine was embedded onto PPy, leading to an improvement of the PPy properties that could be attributed to structural changes [29]. Moreover,the absence of sulphur in the spectra (c) could demonstrate that the size of the sample-beam interaction volume does not exceed the PPy thickness and the PPy only was detected.Chlorine is still present in the spectrum (d) referring to newly knitted fabric, whereas the chlorine peak completely disappears after three washing cycles, as shown by spectrum (e). Table 2 reports the electrical resistance of the washed samples and the coefficient of variation (CV%) of the measurements. A decrease in conductivity is observed. On the other hand, the degree of the colour degradation after the washing cycles was evaluated to be 4/5 (when 5 is excellent stability and 1 is poor). Thus, the loss in conductivity seems slightly related to the leak of PPy, but rather due to the lowering of chlorine partially compensated by ions OH − [30,31].110Fibers and Polymers 2006, Vol.7, No.2Alessio Varesano et al.Figure 7 reports the FT-IR spectra of freshly coated fibres (a), knitted fabric from PPy coated Hercosett® wool after the abrasion test (b) and after three washing cycles (c). The spectrum (a) shows some weak bands in the region 1700-1200 cm−1 probably due to the overlapping of spectral features of PPy and wool [1]. In the literature, Davidson and Turner [8] assigned the band at 960 cm−1 to fraction of PPy free from the influence of the dopant. Spectral features of wool are mainly shown in the region 1700-1200 cm−1 of the spectra (b) and (c), but the increase in intensity of the amide II at 1520 cm−1(with respect to the amide I at 1630 cm−1) is probably due to contributions of C=C/C-C stretching of PPy [8]. The sharp bands at 1085, 1025, 660 and 620 cm−1in the spectrum (b) are the signal of the presence of NDS, as previously said. Whereas, in the spectrum (c) the absorption bands at 1170, 1030 and 910 cm−1 are quite similar to the feature of the spectrum (a), and may be attributed to PPy ring breathing, C-H in-plane bending and C-H bending [8] respectively. The band at 960 cm−1is still present and its position is stable even after washing, is in good agreement with the conclusions of Davidson and Turner [8].SEM image in Figure 8 shows the PPy coated Hercosett®wool fabric after the abrasion tests. As the sample was not sputter-coated with gold in this case, the zones where the PPy coating was mechanically removed by abrasion appear white, due to the lack of conductivity that causes electrical charge accumulation from the primary electron beam of the microscope. The appearance of NDS absorption bands after the abrasion test is related to the huge decoating. It was pointed out that, although the fabric was seriously damaged, its electrical conductivity remains satisfactory [1].For comparison, the electrical resistivity was also measured on the fabrics produced from both coated Hercosett® wool with NDS and coated Hercosett® wool without NDS, obtaining average surface resistivities of 940 and 1400Ω/square, respec-tively. This result shows that the presence of NDS in the polymerisation bath enhances the electrical conductivity.ConclusionIn this study, loose wool fibres were coated with PPy by in situ chemical oxidative polymerisation, with the aim of producing electrical conductive wool textiles for apparel and technical uses. Untreated fibres (i.e. raw wool and Mohair) showed the damage of the cuticle layer after treatments with FeCl3 and dopants, while shrink resistant fibres (i.e. Hercosett®and Basolan® treated wool) were particularly suitable for the PPy deposition process. Wool shows an interaction with organic dopants during polymerisation. The interaction plays an important role on the resulting properties. FT-IR and EDX analysis show that the organic dopant is preferably absorbed by wool, whilst chlorine is preferably embedded onto the conductive PPy coating as counter-ion. On the other hand, loss of chlorine from the PPy/wool composite was observed after washing, leading to an increase of the surface resistivity of the fabrics; nevertheless, the presence of NDS in the polymerisation bath enhances the final electrical conductivity.References1.A. V aresano, L. Dall’Acqua, and C. Tonin, Polymer Deg-radation and Stability, 89, 125 (2005).2.A. Kaynak, L. Wang, C. Hurren, and X. Wang, Fibers andPolymers, 3, 24 (2002).3.R. Hirase, T. Shikata, and M. Shirai, Synthetic Metals, 146,73 (2004).4.N. Kirova and S. Brazovskii, Synthetic Metals, 76, 229(1996).5.G. Paasch, Solid State Ionics, 169, 87 (2004).6.M. K. Song, Y. T. Kim, B. S. Kim, J. Kim, K. Char, and H.W. Rhee, Synthetic Metals, 141, 315 (2004).7.L. Ruangchuay, A. Sirivat, and J. Schwank, Synthetic Metals,140, 15 (2004).8.R. G. Davidson and T. G. Turner, Synthetic Metals, 72, 121(1995).9.H. H. Kuhn and A. D. Child in “Handbook of ConductingPolymers”, 2nd ed. (T. A. Skotheim, R. L. Elsenbaumer, and J. R. Reynolds Eds.), Marcel Dekker, New York, 1998.10.H. Nguyen Cong, K. El Abbassi, J. L. Gautier, and P.Chartier, Electrochimica Acta, 50, 1369 (2005).11.V. T. Troung, B. C. Ennis, and M. Forsyth, Synthetic Metals,69, 479 (1995).12.L. F. Warren, J. A. Walker, D. P. Anderson, C. G. Rhodes,and L. J. Buckley, Journal of the Electrochemical Society, 136, 2286 (1989).13.L. Ruangchuay, A. Sirivat, and J. Schwank, Synthetic Metals,140, 15 (2004).14.Y. Shen and M. Wan, Synthetic Metals, 96, 127 (1998).15.J. C. Dickinson, Wool Science Review, 51, 43 (1975).16.A. de la Maza, J. L. Parra, J. Sánchez Leal, and F.Comelles, Text. Res. J., 59, 173 (1989).17.L. A. Holt and J. Onorato, Text. Res. J., 59, 653 (1989). Figure 8. SEM image of the fabric after abrasion test.FT-IR Study of Dopant-wool Interactions During PPy Deposition Fibers and Polymers 2006, Vol.7, No.211118.X. Geng, F. Xie, H. Zhang, X. Wang, and J. Xing, Colloidsand Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 257, 89 (2005).19.A. V aresano, Italian Patent, TO2004A000654 (2004).20.J. D. Floyd, U. S. Patent, 2961347 (1960).21.K. R. F. Cockett, Wool Science Review, 56, 2 (1979).22.J. Lewis, Wool Science Review, 54, 2 (1977).23.J. Lewis, Wool Science Review, 55, 23 (1978).24.D. Joci, P. Jovani, R. Trajkovi, and G. Seleš, Text. Res. J.,63, 619 (1993).25.P. Taddei, P. Monti, G. Freddi, T. Arai, and M. Tsukada,Journal of Molecular Structure, 650, 105 (2003).26.A. L. Woodhead, F. J. Harrigan, and J. S. Church, Vibra-tional Spectroscopy, 15, 179 (1997).27.F. J. Douthwaite, D. M. Lewis, and U. Schumacher-Hamedat,Text. Res. J., 63, 177 (1993).28.M. Diz, D. Joci, M. R. Infante, and P. Erra, Text. Res. J.,67, 486 (1997).29.K. Koga, T. Iino, S. Ueta, and M. Takayanagi, PolymerJournal, 21, 499 (1989).30.Y. Li, J. Ouyang, and J. Yang, Synthetic Metals, 74, 49(1995).31.A. André, P. Degobert, F. Henry, S. Bittard, and S. Morin,Journal de Chimie Physique et de Physico-Chimie Biologique, 95, 1295 (1998).。