聚苯胺合成与表征.pptx
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1
一寸光阴不可轻
摘 要：本实验主要采用化学氧化法制备聚苯胺，以苯胺为单体，过硫酸铵为
氧化剂，控制反应的温度和反应时间，在酸性介质中合成聚苯胺。探究当加入的 氧化剂与苯胺的摩尔比为 1:1、质子酸为硫酸、反应温度为 10℃、反应时 间为 3h 时聚苯胺的产率。以及有机溶剂对聚苯胺的溶解率，测定单位长度电 阻值，判断其导电性效果，其中产率高达 90%以上，溶解性为 58%，具有较好 导电性。
分析纯
天津市富宇精细化工有限公司
1.1.2 实验仪器
表 1.2 实验仪器
设备名称
产家
85-2 恒温磁力搅拌器
金坛市城东新瑞仪器厂
DZF 真空干燥箱
北京可谓永兴仪器有限公司
低温恒温槽
上海比朗仪器制造有限公司
SHB-Ⅲ 循环水式多用真空泵
郑州长城科工贸有公司
DG micro flow multi-channel peristaltic pump
3
一 寸 光 阴 不 可轻
1 实验设备和聚苯胺性能表征Байду номын сангаас法
1. 实验药品及设备
1. 实验药品
药品名称 苯胺（An） 过硫酸铵
硫酸 无水乙醇 二甲基亚砜
表 1.1 实验药品
级别
厂家
分析纯
天津博迪化工股份有限公司
分析纯
天津市科密欧华新世纪有限公司
分析纯
重庆川东化工有限公司
分析纯
天津市富宇精细化工有限公司
一 寸 光 阴 不 可轻
《化学综合设计实验》实验论文
论文题目：聚苯胺的合成与表征
学 院： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师：
二零一五年五月二十五日
0
一 寸 光 阴 不 可轻
目录
参考文献......................................................
2. 电阻的测定
称取 0.5g 聚苯胺放入压片机进行压片，用电阻器测量单位长度的电阻值。
4. 实验数据处理
1. 聚苯胺产率
称取苯胺 4.6513g，烘干后聚苯胺为 4.1651g 其产率为
聚苯胺产率(%)
聚苯胺质量(g) 苯胺质量
100%
4.1651 4.6213
100%
90.13%
(g) 5
3.4.2 溶解率
JIHPUMP
压片机
其他仪器:研钵、烧杯（100mL、250mL）、量筒（10mL、50mL）、容量瓶（250mL ）、三角烧瓶、吸滤瓶、布氏漏斗、分析天平等。
4
一寸光阴不可轻
2. 化学氧化法合成聚苯胺
1. 苯胺的合成
配制 1mol/L H2SO4 溶液 100ml 置于 250ml 三角烧瓶中，逐滴加入 4.6513g (0.05mol)苯胺，待白色固体沉淀溶解后，电磁搅拌下，并调节滴定速度约为(2～ 3s/滴)滴加含 12g（0.05mol）过硫酸铵的 1mol/L H2SO4 溶液 100ml，使过硫酸铵 溶液在 30 分钟内滴定完毕。用冷却浴控制在温度为 10℃，（其他）条件下利用 恒温磁力搅拌器搅拌反应 3h，反应完后经抽滤（用蒸馏水洗涤至 PH=7）、移至 干燥箱中(恒温 60℃烘干 12h)、称重后研磨成粉状，即得到硫酸掺杂的聚苯胺， 称量、计算产率。
3. 聚苯胺性能表征
1. 溶解率的测定
称取 0.2g 聚苯胺于 100ml 烧杯中，加入 20ml 二甲基亚砜溶解，搅拌 1h 后 过滤，分出不溶物，放入恒温箱干燥、称重，用公式(1)计算溶解率。
溶解率 M1 M 2 100%
(1)
M1
式中 M1:为聚苯胺质量，单位 g，M2:为未溶解的聚苯胺质量，单位 g。
聚苯胺合成方法主要有化学氧化法和电化学聚合法等。化学氧化聚合法又有 溶液聚合、乳液聚合、模板聚合、酶催化聚合等；电化学聚合法有动电位扫描、 恒电流、恒电位、脉冲极化等合成方法。化学氧化聚合法制备过程如下图 1 所示。
氧化剂
NH2
酸或碱
H
N
N
N
y
H N
1-y n
聚苯胺结构 y= 0, 全还原态
图 1 聚苯胺的制备示意图 Fig.1 Diagram for preparing PANI
一寸光阴不可轻
关键词： 聚苯胺；合成；表征；溶解性；电阻；
1
前言
一 寸 光 阴 不 可轻
1826 年，德国化学家 Otto Unverdorben 通过热解蒸馏靛蓝首次制得苯胺 （aniline），产物当时被称为“Krystallin”，意即结晶，因其可与硫酸、磷 酸形成盐的结晶。1840 年，Fdtzsche 从靛蓝中得到无色的油状物苯胺，将其命 名为 aniline，该词源于西班牙语的 anti（靛蓝）并在 1856 年用于染料工业。 而且他可能制得了少量苯胺的低聚物，1862 年 HLhetbey 也证实苯胺可以在氧化 下形成某些固体颗粒。但由于对高分子本质缺乏足够的认知，聚苯胺的结构长期 处于争论中，Macdiarmid 于 1987 年提出苯-醌式结构单元共存的模型后，得到 大家广泛的认可；它存在的状态可以随着苯、醌两种结构单元的含量不同而相互 改变。
H
N
N
N
y
H
H
H
H
N
N
N
N
y=0.5, 中间氧化态 NH
N
N
NH
y=1.0, 全氧化态
N
N
N
图 2 聚苯胺氧化还原状态结构示意图 Fig.1 Structure diagram of redox state of PANI
H N
1-y n
n
n Nn
2
一寸光阴不可轻 组成苯胺的还原单元和氧化单元构成如图2 所示。其中Y 表示聚苯胺的氧化程度， 可以从 Y=0 变化为 Y=1。其结构的变化决定了聚苯胺性能的多样性。Y=0 的全还 原态和 Y=1 的全氧化态聚苯胺都是绝缘体，只有当 Y=0.5，即半氧化半还原态形 式，经质子酸掺杂后，才能从绝缘体向导体转变。在酸性水溶液中，Y=0、0.5 和 1 的三种典型聚苯胺形态在电场作用下可以相互转化，即会发生氧化还原反 应，因而在聚苯胺循环伏安曲线上有两对氧化还原峰，这一特征可以用来表征聚 苯胺。聚苯胺有许多性能，如导电性、氧化还原性、催化性能、电致变色行为、 质子交换性质及光电性质，最重要的是导电性及电化学性能。经一定处理后，可 制得各种具有特殊功能的设备和材料，如可作为生物或化学传感器的尿素酶传感 器、电子场发射源、较传统锂电极材料在充放电过程中具有更优异的可逆性的电 极材料、选择性膜材料、防静电和电磁屏蔽材料、导电纤维、防腐材料等等。
一寸光阴不可轻
摘 要：本实验主要采用化学氧化法制备聚苯胺，以苯胺为单体，过硫酸铵为
氧化剂，控制反应的温度和反应时间，在酸性介质中合成聚苯胺。探究当加入的 氧化剂与苯胺的摩尔比为 1:1、质子酸为硫酸、反应温度为 10℃、反应时 间为 3h 时聚苯胺的产率。以及有机溶剂对聚苯胺的溶解率，测定单位长度电 阻值，判断其导电性效果，其中产率高达 90%以上，溶解性为 58%，具有较好 导电性。
分析纯
天津市富宇精细化工有限公司
1.1.2 实验仪器
表 1.2 实验仪器
设备名称
产家
85-2 恒温磁力搅拌器
金坛市城东新瑞仪器厂
DZF 真空干燥箱
北京可谓永兴仪器有限公司
低温恒温槽
上海比朗仪器制造有限公司
SHB-Ⅲ 循环水式多用真空泵
郑州长城科工贸有公司
DG micro flow multi-channel peristaltic pump
3
一 寸 光 阴 不 可轻
1 实验设备和聚苯胺性能表征Байду номын сангаас法
1. 实验药品及设备
1. 实验药品
药品名称 苯胺（An） 过硫酸铵
硫酸 无水乙醇 二甲基亚砜
表 1.1 实验药品
级别
厂家
分析纯
天津博迪化工股份有限公司
分析纯
天津市科密欧华新世纪有限公司
分析纯
重庆川东化工有限公司
分析纯
天津市富宇精细化工有限公司
一 寸 光 阴 不 可轻
《化学综合设计实验》实验论文
论文题目：聚苯胺的合成与表征
学 院： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师：
二零一五年五月二十五日
0
一 寸 光 阴 不 可轻
目录
参考文献......................................................
2. 电阻的测定
称取 0.5g 聚苯胺放入压片机进行压片，用电阻器测量单位长度的电阻值。
4. 实验数据处理
1. 聚苯胺产率
称取苯胺 4.6513g，烘干后聚苯胺为 4.1651g 其产率为
聚苯胺产率(%)
聚苯胺质量(g) 苯胺质量
100%
4.1651 4.6213
100%
90.13%
(g) 5
3.4.2 溶解率
JIHPUMP
压片机
其他仪器:研钵、烧杯（100mL、250mL）、量筒（10mL、50mL）、容量瓶（250mL ）、三角烧瓶、吸滤瓶、布氏漏斗、分析天平等。
4
一寸光阴不可轻
2. 化学氧化法合成聚苯胺
1. 苯胺的合成
配制 1mol/L H2SO4 溶液 100ml 置于 250ml 三角烧瓶中，逐滴加入 4.6513g (0.05mol)苯胺，待白色固体沉淀溶解后，电磁搅拌下，并调节滴定速度约为(2～ 3s/滴)滴加含 12g（0.05mol）过硫酸铵的 1mol/L H2SO4 溶液 100ml，使过硫酸铵 溶液在 30 分钟内滴定完毕。用冷却浴控制在温度为 10℃，（其他）条件下利用 恒温磁力搅拌器搅拌反应 3h，反应完后经抽滤（用蒸馏水洗涤至 PH=7）、移至 干燥箱中(恒温 60℃烘干 12h)、称重后研磨成粉状，即得到硫酸掺杂的聚苯胺， 称量、计算产率。
3. 聚苯胺性能表征
1. 溶解率的测定
称取 0.2g 聚苯胺于 100ml 烧杯中，加入 20ml 二甲基亚砜溶解，搅拌 1h 后 过滤，分出不溶物，放入恒温箱干燥、称重，用公式(1)计算溶解率。
溶解率 M1 M 2 100%
(1)
M1
式中 M1:为聚苯胺质量，单位 g，M2:为未溶解的聚苯胺质量，单位 g。
聚苯胺合成方法主要有化学氧化法和电化学聚合法等。化学氧化聚合法又有 溶液聚合、乳液聚合、模板聚合、酶催化聚合等；电化学聚合法有动电位扫描、 恒电流、恒电位、脉冲极化等合成方法。化学氧化聚合法制备过程如下图 1 所示。
氧化剂
NH2
酸或碱
H
N
N
N
y
H N
1-y n
聚苯胺结构 y= 0, 全还原态
图 1 聚苯胺的制备示意图 Fig.1 Diagram for preparing PANI
一寸光阴不可轻
关键词： 聚苯胺；合成；表征；溶解性；电阻；
1
前言
一 寸 光 阴 不 可轻
1826 年，德国化学家 Otto Unverdorben 通过热解蒸馏靛蓝首次制得苯胺 （aniline），产物当时被称为“Krystallin”，意即结晶，因其可与硫酸、磷 酸形成盐的结晶。1840 年，Fdtzsche 从靛蓝中得到无色的油状物苯胺，将其命 名为 aniline，该词源于西班牙语的 anti（靛蓝）并在 1856 年用于染料工业。 而且他可能制得了少量苯胺的低聚物，1862 年 HLhetbey 也证实苯胺可以在氧化 下形成某些固体颗粒。但由于对高分子本质缺乏足够的认知，聚苯胺的结构长期 处于争论中，Macdiarmid 于 1987 年提出苯-醌式结构单元共存的模型后，得到 大家广泛的认可；它存在的状态可以随着苯、醌两种结构单元的含量不同而相互 改变。
H
N
N
N
y
H
H
H
H
N
N
N
N
y=0.5, 中间氧化态 NH
N
N
NH
y=1.0, 全氧化态
N
N
N
图 2 聚苯胺氧化还原状态结构示意图 Fig.1 Structure diagram of redox state of PANI
H N
1-y n
n
n Nn
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一寸光阴不可轻 组成苯胺的还原单元和氧化单元构成如图2 所示。其中Y 表示聚苯胺的氧化程度， 可以从 Y=0 变化为 Y=1。其结构的变化决定了聚苯胺性能的多样性。Y=0 的全还 原态和 Y=1 的全氧化态聚苯胺都是绝缘体，只有当 Y=0.5，即半氧化半还原态形 式，经质子酸掺杂后，才能从绝缘体向导体转变。在酸性水溶液中，Y=0、0.5 和 1 的三种典型聚苯胺形态在电场作用下可以相互转化，即会发生氧化还原反 应，因而在聚苯胺循环伏安曲线上有两对氧化还原峰，这一特征可以用来表征聚 苯胺。聚苯胺有许多性能，如导电性、氧化还原性、催化性能、电致变色行为、 质子交换性质及光电性质，最重要的是导电性及电化学性能。经一定处理后，可 制得各种具有特殊功能的设备和材料，如可作为生物或化学传感器的尿素酶传感 器、电子场发射源、较传统锂电极材料在充放电过程中具有更优异的可逆性的电 极材料、选择性膜材料、防静电和电磁屏蔽材料、导电纤维、防腐材料等等。