CNT／导电聚苯胺复合材料的研究进展
导电聚苯胺的特性及进展
导电聚苯胺的特性及进展院（部、中心）材料科学与工程专业材料科学与工程课程名称高分子材料进展导电聚苯胺的特性及进展摘要：导电聚苯胺是极有前途的导电聚合物,它能够广泛地应用于二次电池、金属的防腐、电致发光器件的电极修饰等方面。
本文根据文献资料参考从其结构特性、在可溶性、复合材料及纳米粒子上的研究进展及其应用前景做整理描述。
关键词：导电高分子，聚苯胺，掺杂，纳米粒子引言：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,从来没有导电高分子的概念美国的MacDiarmid在参观日本东京大学时,看到白川英澍试验室所合成的聚乙炔薄膜具有奇特的金属光泽,惊叹这可能就是他和Heeger等多年寻求的有机导电高分子,于是邀请白川到他的实验室进行合作研究。
他们根据研究硫氮聚合物(SN)n的经验,用I2和ASF5掺杂聚乙炔,发现经过掺杂的聚乙炔,导电率增加了10~12个数量级,达到103Scm的水平,接近于金属导体,并于1977年报道了这一结果。
这一发现,突破了高分子是绝缘体的传统观念,立即在科学界和技术界产生了巨大的影响和冲击。
理论物理学家从Pierls相变的理论出发,进行量子力学计算,计算出反式聚乙炔中长短键长的差约002nm,由此长短键交替所形成的导带和价带之间的间隙宽度是14eV,与试验观测值一致。
进而提出了包括孤子、极化子、双极化子等内容的聚乙炔导电的SSH理论。
实验物理学家进行了聚乙炔的一系列光谱、结构和光、电、磁学测量,验证了理论物理学家的理论结果,同时发现了当时的理论和模型尚不能解释的新现象。
高分子化学家和材料学家则不断改进合成技术,提高聚合物的性能,使聚乙炔的导电率达到105Scm量级,可以和金属铜相媲美。
在短短的20多年中,相继合成出了数十种导电高分子,并对它们的光、电、磁性能进行了系统深入的研究,许多新的科学现象和原理被揭示出来,导电高分子在若干高新技术领域的应用已经实现,或正在蕴育之中。
聚苯胺复合材料的研究进展及其应用
Abstract: The research progresses of composites of polyaniline compounded with nano inorganic componnds, as CNTs, carbon black, Fe3O4, TiO2 and montmorillonite etc. were summerized, and its applications in metal anticorrosive, antistatic material, sensor and wave absorber were concisely introduced also.
颜 海 燕 等[5]合 成 的 PANI/Fe3O4 复 合 物 在 9.3 GHz 微波场中同时具有介电损耗和磁损耗， 通过 改变 Fe3O4 浓度可以调节复合材料的电磁参数，当 Fe3O4 质量分数为 10 %时，复合材料的 tgδε=0.187， tgδμ=0.035，具有最大微波损耗-7.641 dB。
以纳米铁氧体材料与 PANI 进行复合，可得到 同时具有导电性、磁性和纳米效应的复合材料，这 在电磁屏蔽和雷达吸波材料等方面有广阔的应用 前景。
Wan 等[3]在 苯 胺 聚 合 的 同 时 合 成 纳 米 Fe3O4， 所得的复合物具有较高的室温电导率（最大为 0.8 S/cm）、较高的饱和磁化强度（～10.0 emu/g）和较低 的矫顽力（Hc≈0）。
聚苯胺复合材料的研究进展及其应用
备 了 Ｐ Ｎ ／ 壁 碳 纳 米 管 （ Ａ Ｉ ＭＷＣ Ｔ ） 合 Ａ Ｉ 多 Ｐ Ｎ— Ｎ Ｓ复 物， 此复 合物 具 有 高 电导 率 （７Ｓ ｅ 和 热 稳定 ２ －ｍ ）
性。
Ｗｕ等 Ｉ 过 原 位 聚 合 法 ， 不 同 的 炭 黑 含 量 １ 通 以 （％ ～ ０ 质 量 分 数 ） ５ ３％ ，合 成 了 Ｐ Ｎ 包 裹 炭 黑 的 Ａ Ｉ
Ｇｕ ｅ ｙ ｎ ｏＷ ｎ ｏ ｇ
ＹｕＪｅ・ ｉ
（ ． ｔ ｂ ｉ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｕ ｅ ｏ ｈ ｍｉｔ ， ｕ ａ １ ｆｕ ｅ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｓｉ ｔ ｆ ｅ ｓｒ Ｗ ｈ ｎ，４ ０ ７ ： ｔ Ｃ ｙ ３ ０ ４
２ Ｈ ｉ ｅ ｍ‘ ａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ｉ ｉ ｄＬａ ｉｔ Ｃ ｍ ａ ｙ Ｗｕ ａ ， ３ ０ ４ ． ａ ｏＳ ｉ ｅ ｎ ｅ ｈ ｏ ｙＬｍ ｔ ｉ ｌｙ ｏ ｐ ｎ ， ｈ ｎ ４ ０ ７ ） ｓ ｅ ｏ ｅ ｂ ｉ
Ｗａ ｎ等＿ 苯 胺 聚 合 的 同 时 合 成 纳米 Ｆ ３ 在 ｅ ， ０
所得 的复 合物具 有较 高 的室 温 电导率 （ 大 为 ｏ８ 最 ． Ｓｃ 、 高 的饱 和磁 化 强度 （ １ ． ｅ ｕｇ 和 较低 ／ｍ）较 一 ００ ｍ ／ ）
的矫顽 力（ ０ ： 月 ）
Ｄｎ ｅｇ等Ｉ 苯 胺 聚合 过 程 中加 入 Ｆ 流 ‘ 在 ｅ 磁 Ｏ
聚苯胺导电性能的研究进展
自1984年MacDiarmid 在酸性条件下，由苯胺单体聚合所得的导电性聚苯胺至今，聚苯胺成为现在研究进展最快的导电聚合物之一。
其原因在于聚苯胺具有以下诱人的独特优势：合成简单，良好的环境稳定性，独特的掺杂现象，电化学性能、潜在的溶液和熔融加工等性能。
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、全塑金属防腐技术、电致变色、传感器元件和隐身技术等。
1、聚苯胺的结构与其导电机理聚苯胺是典型的有机导电聚合物，是一种具有金属光泽的粉末，聚苯胺可以看做是苯二胺和醌二亚胺的共聚基金项目：渭南师范学院研究生项目（09YKZ2018）聚苯胺导电性能的研究进展刘展晴 渭南师范学院化学化工系 ７１４０００物。
高分子材料能导电，必须具备两个条件，要能产生足够数量的载流子(电子、空穴或离子等)，以及大分子链内和链间要能形成导电通道。
聚苯胺属于共轭结构型导电聚合物。
其导电机理与金属和半导体均不同，而这类共轭型导电聚合物的载流子是“离域”p-电子和由掺杂剂形成的孤子、极化子、双极化子等构成。
聚苯胺的电活性源于分子链中的π电子共轭结构：随分子链中π电子体系的扩大，π成键态和π*反键态分别形成价带和导带, 这种非定域的π电子共轭结构经掺杂可形成P 型和N 型导电态。
聚苯胺在掺杂中，由于掺杂的质子酸分解产生H +和对阴离子(如Cl -、SO 42-等)进入主链,与胺和亚胺基团中N 原子结合形成极子和双极子离域到整个分子链的π键中 ,从而使聚苯胺呈现较高的导电性。
2、聚苯胺的导电性2.1 不同类型的酸掺杂对聚苯电导率的影响自MacDiarmid 在酸性条件下聚合苯胺单体获得具有导电性聚合物以来，在国内外广受关注。
聚苯胺具有独特的掺杂机制，研究表明：用酸性较强无机酸掺杂时，电导率高；酸性弱时，相应的电导率降低。
但同时也发现无机酸掺聚苯胺其溶解性差，为了解决此问题。
水溶性导电聚苯胺-碳纳米管复合材料的制备与性能研究中期报告
题目：水溶性导电聚苯胺/碳纳米管复合材料的制备与性能研究1 设计(论文)进展状况碳纳米管自其发现以来,一直是研究的热点,并被认为是最具应用前景的纳米材料之一，而聚苯胺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。
把这两者如何结合在一起，一直备受化学家和化学工程师的关注。
本毕设希望通过原位聚合的方法，把酰基化和氨基化后的碳纳米管和聚苯胺反应，然后在用水溶性参杂剂进行参杂，得到水溶性聚苯胺包裹的碳纳米管，从而完成水溶性聚苯胺-碳纳米管复合材料的制备，使复合材料的薄膜电导率较水溶性聚苯胺的电导率提高一个数量级。
本人从进入实验室之后，在第一周的时候，熟悉实验室仪器使用方法、回顾并练习基本有机合成实验技术，学习原位聚合基本原理和表征方法。
随即根据指导教师要求，进行与本课题相关的文献检索和翻译。
第二周的时间，在不断优化实验条件的基础上，用常温蒸馏的方法处理二氯亚砜(SOCL 2)，得到纯净的二氯亚砜，密封保存，待用。
之后，把硫酸钙(CaSO 4)加入到N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，振荡之后沉降24小时，在采用减压蒸馏的方法得到无水的N,N-二甲基甲酰胺。
第三周至第五周，将市售的CNTs-COOH 用处理后的二氯亚砜酰氯化，之后，酰氯化后的CNTs-COOH 和对苯二胺(C 6H 8N 2)在处理后的N,N-二甲基甲酰胺中进行氨基化过程。
已经完成的反应实验路线如下：第六周至第八周，进行氨基化后的CNTs-COOH 和聚苯胺的原位聚合反应。
2 存在问题及解决措施1)实验过程中，要完全在无水的环境下进行，所以仪器以及溶剂必须要进行去水处理。
2)要尽快完成氨基化后的CNTs-COOH 的分析和表征。
3)要尽快完成CNTs-COOH 与聚苯胺的原位聚合。
4)要尽快完成聚苯胺/碳纳米管复合物薄膜及其性能的测定。
CNTs-COOH +SOCL 280℃回流CNTs-COCL CNTs-COCL+CNTs-CONH NH 2H 2N NH 2+ HCL回流3 后期工作安排第九周，完成氨基化后的CNTs-COOH的分析和表征以及CNTs-COOH与聚苯胺的原位聚合。
碳纳米管／导电聚苯胺复合材料的制备及相互作用研究进展
・６ ５・
碳纳 米 管／ 电聚 苯胺 复 合材 料 的制 备及 相 互作 用研 究进 展 导
王素敏 Ｌ ， 。 王奇观 ， 山 思。 。森
（ 西安工业大学材料 与化工学 院 ， １ 西安 ７ ０ ３ ； 日本东邦大学理学部 ， １０ ２ ２ 船桥 ２ ４８ １ ） ７—５ ０ 摘要 综述 了近年 来通过原位 聚合 法和化 学共价法制备碳 纳米管／ 电聚苯胺 复合材料 的最新研 究进 展 ， 导 并
且重点分析 了碳 纳米管、 聚苯胺之 间的相互作用。与原位 聚合 法相 比， 学共价 法制备 的碳纳米 管／ 电聚苯胺分 子 化 导 间除 了Ⅱ 相互作 用外， 还存在 着强烈 的化 学键作 用， 能够显 著提 高导电聚苯胺 的热稳定性 ， 同时， 电聚苯胺 可提 导
高官 能 化碳 纳 米 管 的 电化 学氧 化 还 原 稳 定 性 。
（ Ｃｏ ｌｇ ｆＭ ａ ｅ ｉ ｌ ａ ｄ Ｃ ｅ ｃ ｌＥ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ １ ｌ ｅｏ ｔ ｒ ｓ ｎ ｈ ｍｉａ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ，Ｘｉａ ｃ ｎ ｌ ｇｃ ｌ ｅ ａ ’ ｎ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｉａ ｉ ｅ ｓｔ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｙ，Ｘｉ ａ １ ０ ２ ’ｎ７０ ３ ； ２ Ｆ ｃ ｌ ｆＳ ｉｎ ｅ ａ ｕ ｔ ｏ ｃｅ ｃ ，Ｔｏ ｏ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ，Ｆ ｎ ｂ ｓ ｉ ７ — ５ ０ ｙ ｈ ｉｅ ｓｔ ｙ ｕ ａ ａ ｈ ４ ８ １ ） ２
１ 概 况
导 电聚苯 胺 （ ｏ ｄ ｃｉｅｐ ｌａ ｉｎ ，ｃ ＡＮＩ 具 有 电 导 Ｃ ｎ ｕ ｔ ｏｙ ｎｌ ｅ Ｐ ｖ ｉ ）
环保 型水基 分散 体 系 ， 由于大 量 的绝 缘 性 掺 杂剂 的存 在 ， 常 使整 个体 系的电导率 很难得 到进 一步 提 高 ， 力 学性 能和 热 且 稳定性 能均较 低 。所 以如何 进一 步提 升 聚苯胺 的电导 率 ， 提
聚苯胺导电复合膜研究进展
中 图 分 类 号 ：Ｑ １ ． ； ６ １２ Ｔ ３６ ６ Ｏ ３ ．３ 文 献 标 识 码 ： Ａ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ａ ｃ ｓ ｏ ｏ ｙ ｎ ｌ ｅ ｃ ｎ ｃ ｉ ｅ ｃ ｍ ｐ ｓｔ ｌ ｓ ａ ｃ ｄｖ ｎ ｅ ｆｐ ｌａ ｉｉ ｏ ｄｕ ｔｖ ｏ ｎ ｏ ｉｅ ｆ ｍ ｉ
维普资讯
第２ ２卷第 ５期
聚苯胺导电性能的研究进展
聚苯胺导电性能的研究进展聚苯胺是一种导电高分子材料，具有良好的电导率和机械性能，具有广泛的应用前景。
随着导电高分子领域的发展，对聚苯胺导电性能的研究也在不断深入。
本文将对聚苯胺导电性能的研究进展进行综述。
首先，研究人员通过改变聚苯胺的合成方法来提高其导电性能。
传统的合成方法不能够得到具有高导电性的聚苯胺，因此，人们开始使用一种新的合成方法，即化学氧化聚合法。
这种方法在聚苯胺的合成过程中添加一些氧化剂，可以显著提高聚苯胺的导电性能。
此外，研究人员还尝试了其他一些改进方法，如在聚合过程中添加一些共聚物和掺杂剂，使聚苯胺形成导电网络结构，提高导电性能。
其次，研究人员通过掺杂材料来改善聚苯胺的导电性能。
人们发现，将聚苯胺与一些含氮杂原子的化合物进行复合掺杂可以显著提高聚苯胺的导电性能。
这些杂原子具有额外的电子，可以吸引导电载流子，从而增强聚苯胺的导电性能。
常见的掺杂材料包括聚苯胺衍生物、有机酸、染料等。
此外，研究人员还研究了聚苯胺薄膜在导电性能方面的应用。
聚苯胺薄膜具有优异的导电性能和机械性能，可以用于制备导电传感器、导电薄膜电极等。
研究人员还通过改变聚苯胺薄膜的制备条件来调控其导电性能，如薄膜的厚度、掺杂材料的浓度等。
最后，研究人员还通过改变聚苯胺材料的结构来提高其导电性能。
近年来，人们发现通过调控聚苯胺的形貌结构，如纳米颗粒、纳米线等，可以显著提高聚苯胺的导电性能。
这是因为纳米结构具有高比表面积和更多的界面，有利于导电载流子的传输。
总之，随着导电高分子领域的不断发展，聚苯胺导电性能的研究也在不断深入。
研究人员通过改变聚苯胺的合成方法、掺杂材料、构筑薄膜结构等方法来提高聚苯胺的导电性能。
随着研究的深入，聚苯胺导电材料在电子器件、传感器、柔性电子等领域的应用将得到进一步拓展。
导电聚合物聚苯胺的研究进展
导电聚合物聚苯胺的研究进展导电聚合物是一种特殊的聚合物材料，具有导电性能。
聚苯胺（polyaniline）是一种常用的导电聚合物，具有良好的导电性能、环境稳定性和可调控性，因而在电子学、光学、传感器等领域具有广泛的应用前景。
以下是对导电聚合物聚苯胺研究进展的粗略概述。
1.聚苯胺的合成与掺杂聚苯胺的合成方法主要有化学氧化还原法、电化学氧化还原法和生物合成法等。
其中，化学氧化还原法是最常用的合成方法之一、掺杂是指将聚苯胺中掺入一定的杂质，以提高其导电性能。
常用的掺杂方法有氧化物掺杂、酸碱掺杂和分子掺杂等，其中，氧化物掺杂是最常见的方法之一2.聚苯胺的导电机制导电聚苯胺的导电机制主要有两种，一种是质子传导机制，另一种是电子传导机制。
在质子传导机制下，聚苯胺通过溶液中的酸或碱接收或者失去质子来实现电流的传导。
而在电子传导机制下，聚苯胺通过氧化还原反应中电子的共轭转移来实现电流的传导。
3.聚苯胺在能源领域的应用聚苯胺作为一种导电聚合物，具有良好的电化学性能，因此在能源领域有广泛的应用。
例如，聚苯胺可以作为锂离子电池、超级电容器和燃料电池的电极材料。
研究表明，聚苯胺具有高的离子和电荷传输率、较高的比表面积和电容量，并且具有优良的循环稳定性，因此在能量存储和转换领域具有重要的应用价值。
4.聚苯胺在传感器领域的应用聚苯胺具有良好的导电性能和可调控性，因此在传感器领域有广泛的应用。
例如，聚苯胺可以作为化学传感器、生物传感器和光学传感器的敏感材料。
研究表明，聚苯胺可以通过掺杂不同的功能化合物，实现对不同物质的敏感检测，并且具有较高的灵敏度、选择性和稳定性。
总而言之，导电聚合物聚苯胺具有广泛的应用前景，特别是在能源和传感器领域。
随着对导电聚合物的深入研究，相信聚苯胺的性能和应用领域还会有更大的突破和发展。
导电聚苯胺与天然层状材料的复合研究进展
０２ｓｅ ， ．４ ／ｒ 虽然复 合 物 的 电导 率 比纯 Ｐ Ｉ 电导 率 降低 了 ａ Ｎ Ａ 的 １２但 吸波性能显著增强 ， Ｂ Ａ掺 杂 的纯 Ｐ Ｉ １Ｇ ｚ ／， ＤＳ Ｎ Ａ 在 ２ Ｈ 处
导率 的提高 。而采用 乳液 聚合 大多使 用 十二烷 基苯磺 酸 （ Ｂ Ｄ－
Ｓ 作乳化剂 ， 是 在反应后 期需 要破 乳 ， 艺 复杂 ， 要 大量 Ａ） 但 工 需
溶剂 ， 导致环境污染等 ， 而限制 了其应用 。 从 而 采用 溶胶一 胶法 制备 复合 物也 是一种 好 的选择 。Ａ ｅ 凝 ｚ— ｖｄ 帆 等＿ 用 甲酸作 为 溶 剂 ， ｅｏＷ． ９ ］ 催化 剂及 原 子 酸作 为 掺 杂 剂， 采用 溶 胶一 胶法 制 得 Ｐ 凝 ＡＮＩＭＭＴ透 明单 片 玻璃 态 复合 ／ 物 。在 酸性 条件下 ， 复合 物很 容 易掺 杂 ， 此 然后 置 于碱性 条件 下， 此复合物能在很 短 的时 间 内去掺 杂 ， 可逆 掺杂 与去 掺杂 其 性 能可能与溶液 的 ｐ 值及 蒙脱 土层 问 阳离 子 的交换 能 力有 Ｈ 关， 有望应用 于 固态 ｐ 感应 材 料 。采 用 溶胶 一 Ｈ 凝胶 法 制 得 的 Ｐ ＮＩＭＭＴ复合物易于加工 ， Ｐ ＮＩ 甲酸 中溶 解度极 低 、 Ａ ／ 但 Ａ 在 制备需要 大量的溶剂 、 污染 环境 、 成本 偏高 、 工艺 处理 繁琐等 限 制 了其研究 开发 应用 。 最近几 年 ， 日本 的 Ｓ ｏｉ ｓ ｉ ｔ ｓ在 自由溶剂 条 件 ｈ ｊ Ｙｏｈｍｏｏ等Ｉ ］ 下， 采用力学化学法制得 了 Ｐ ＡＮＶＭＭＴ复合物 ， 即将苯胺与 蒙 脱 土在研钵 内混合均匀 ， 然后 加入 氧化剂 和掺杂 剂后研 磨制得
导电聚苯胺高分子复合材料的研究进展
专论 ・ 述 综
弹 ＣＡ５５Ｒ 性２１，） 体ｌ－６：７ ，—Ｌ０～ Ｈ ＡＭｌ ０Ｏ１ ６４ ０２ＴＥＳ Ｅ（８ Ｎ Ｓ Ｃ ６
导 电聚苯 胺 高分 子 复合 材 料 的研 究 进 展
陈 勇 一， 朱 琼 万 国江 符 文君 谢 洪 泉 ， ， ，
醌 比为 ３ １的半 氧化 和还 原结 构 ， ： 对应 着 “ ｍｅ ｌ Ｅ ｒ— ａ ｄｎ” 即本征态 。 ｉｅ ，
。
结 构 而言 ， 轭结 构 的导 电 高 分子 代 表 着 导 电 高 共 分子 发展 的主流 。
在众多 的导 电高 分 子 材料 中 ， 聚苯 胺 具 有 原
料价 廉易得 、 成简便 、 候性 及优 良的化 学稳 定 合 耐 性等 优点 ， 尤其 是 聚 苯胺 的 电性 能 方 便地 靠 酸 碱 掺杂 与反 掺杂 来 控 制 ， 是最 有 希望 能 大 规模 投 入
（ ． 门 市科 恒 实 业 有 限 责 任 公 司 ， 东 江 门 ５ ９ ４ ； ． 北 省 化 学 研 究 院 ， 北 武 汉 ４ ０ ７ ； ． 中 科 技 大 学 １江 广 ２００２湖 湖 ３０４３ 华
化学系 ， 湖北 武 汉 ４ ０ ７ ） ３ ０ ４
摘
要 ： 点 介 绍 了聚 苯 胺 结 构 与 性 能 ． 述 了 聚 苯 胺 高 分 子 复合 材 料 的 应 用及 其 制 备 方 法 ， 溶 重 综 水
使 用的结 构性 导 电 高 分子 ， 内 外 已有 大 量 文献 国 和综述 报 道（－ ］ ３ ５聚苯 胺 的 链 结 构 、 电 机 理 、 导 可
｛一 （ ＜
ｙ为摩尔分 数 ， 为 聚合度
Ｎ
聚苯胺 导 电率 可 以通 过掺 杂率 和 氧化程 度 控
导电聚苯胺复合材料的研究进展
亚胺 的共 聚物 。
苯胺的复合改性材料 ； 同时研究者在改性制备导电 聚苯胺复合材料 中发现基于其导电性 的其他性能 ，
人们关注最多的一种。其结构式是 １８ ９７年 由 Ｍ ｃ ａ．
Ｄａｍｄ提 出 的 ： 结 构 式 中 含 有 “ ｉ ｉ ｒ 即 苯一苯 ” 续 的 连
因此聚苯胺具有导 电性 。导 电聚苯胺分 子链 刚
硬 ， 溶解 于常见 溶 剂 ， 不 受 热熔 融 ， 且 导 电率 不 也 而
还原形式和含有“ 苯一醌” 交替的氧化形式… ， 即
第１ Ｏ期 （ 上）
曹友桂等 ： 电聚苯胺复合材料 的研究进展 导
・综述 与述评 ・
导 电 聚 苯 胺 复 合 材 料 的 研 究 进 展
曹友桂 章于川 ，
（． １ 安徽 大学 化学化工学院 ， 安徽 合肥 ２ ０ ３ ２ 安徽省绿色高分子材料重 点实验室 ， ３ ０ ９； ． 安徽 合肥 ２０ ３ ） ３０ ９
较低 ， 为了提高其导电性能和加工使用性能 ， 人们对
翥 、器 薹 二量 蚤 募 基 拿
（ ＜１ 表 征 了聚苯胺 的氧化程 度 ， 苯胺 ０＜ ） 聚
分子 的共 混 。时 已至今 ， 们 仍 然 在进 一 步 开发 聚 人
随着 的增加其导 电性会出现一个极大值 ， 对应着
摘
要： 对近两年国 内外导电聚苯胺 复合材料 的研 究进展 分 两部分进行 综述 ， 包括针 对于其导 电性和加 工性 的优
碳纳米管聚合物复合材料的导电机理及其性能研究
碳纳米管聚合物复合材料的导电机理及其性能研究碳纳米管（CNT）聚合物复合材料是一种由碳纳米管与聚合物基体相互作用形成的新型材料。
在这种复合材料中，CNT作为导电填料，可通过其独特的电子输运机制提供高导电性能。
在本文中，我们将探讨碳纳米管聚合物复合材料的导电机理及其性能研究。
首先，我们来了解碳纳米管的电子输运机制。
碳纳米管是碳原子形成的管状结构，具有特殊的晶格结构。
这种结构使得电子在碳纳米管中以“量子通道”的形式传输，即只有在特定的能级上电子才能通过。
这种量子限制使得碳纳米管具有优异的导电性能，远远超过传统材料。
其次，我们将讨论碳纳米管与聚合物基体的相互作用。
碳纳米管的高表面积和独特的晶格结构使其能够与聚合物基体形成强力的相互作用。
这包括物理吸附、化学键和静电作用等。
通过这种相互作用，碳纳米管可以均匀分散在聚合物基体中，形成三维导电网络。
在导电机理方面，碳纳米管通过两种方式提供导电性能。
首先，碳纳米管通过与聚合物基体形成的连续网状结构，在复合材料中形成一个导电通道。
这种导电通道可以提供高导电性能，使得复合材料具有良好的导电性能。
其次，碳纳米管还可以通过在体积分数很低的情况下形成的电子传输途径来提供导电性能。
这是由于碳纳米管的高导电性能和导电路径的短距离等特点，使得电子能够快速地从碳纳米管中传输，从而形成良好的导电性能。
在性能研究方面，研究人员着重于探索不同形态的碳纳米管聚合物复合材料，并对其导电性能进行评估。
研究表明，碳纳米管的形态和含量对复合材料的导电性能有重要影响。
例如，采用短碳纳米管可以增加导电性能，因为短碳纳米管可以更好地分散在聚合物基体中，并形成更多的导电通道。
此外，通过控制碳纳米管的含量，可以调控导电性能，具有很大的灵活性。
总之，碳纳米管聚合物复合材料具有良好的导电性能，其导电机理与碳纳米管的特殊结构和与聚合物基体的相互作用密切相关。
通过对碳纳米管的形态和含量进行调控，可以进一步优化复合材料的导电性能。
聚苯胺热电材料的研究进展
合材料热电性能的改性机理。
Anno [5]等利用CSA 掺杂制备得聚苯胺/BaTiO 3复合材料,研究了复合材料的热电性能,并且与其他聚苯胺复合材料进行了比较。
如图1所示,复合材料的电导率和塞贝克系数与其他复合材料的差不多,这可能与载流子浓度的减少有关。
图1 CSA掺杂聚苯胺/BaTiO 3复合材料电导率、Seebeck系数随温度的变化关系图Fig. 1 The temperature dependence of electrical conductivity andSeebeck coefficient for CSA-PANI/BTO composites东华大学张庆丽[6]采用超低温机械冷冻研磨法制备了本征态聚苯胺/多壁碳纳米管复合材料,实验发现碳纳米管的加入会提高复合材料的电导率和塞贝克系数。
4 结语综上所述,聚苯胺具有结构多样化、制备简单、稳定性良好等特点,是研究最多的聚合物热电材料。
与无机纳米粒子复合,复合材料可以体现出聚合物聚苯胺、纳米粒子和无机材料三者的特性。
如何提高聚苯胺的电导率和Seebeck 系数是目前研究聚苯胺热电性能需解决的关键问题。
今后的研究重点主要集中在掺杂量的优化以及复合材料制备工艺的改善。
1 热电材料能源和环境是当今人类面临的两大问题。
面对化石燃料濒临枯竭和日益严重的环境污染问题,寻找高效新能源以及环境友好型材料显得尤为重要和迫切。
热电材料,是一种利用固体内部载流子运动实现热能和电能直接相互转换的新型功能材料,在发电和制冷技术领域有重要的应用前景。
以热电材料为核心部件的热电装置无需使用传动部件,热电材料对环境污染小,并且还具有性能可靠性高、体积小、无噪音、使用寿命长等特点,是一种极具发展潜力的环保材料[1]。
2 优良高分子热电材料聚苯胺到目前为止,无机热电材料研究的最多,但其原料昂贵、加工困难,而且很多原材料在使用过程中会对环境产生污染或者本身就有毒对人体身体有害,这些都限制了无机热电材料的大规模应用。
聚苯胺复合材料研究进展
聚苯胺复合材料研究进展邓建国1,2,王建华1,龙新平1,彭宇行2(11中国工程物理研究院化工材料研究所,四川绵阳621900;21中国科学院成都有机化学研究所,四川成都610041)摘要:综述了聚苯胺P无机物复合材料和聚苯胺P有机高聚物复合材料的合成方法、性能特征,并展望了聚苯胺复合材料的研究、应用前景。
关键词:聚苯胺;复合材料;导电高分子聚苯胺(PANI)具有电导率高、掺杂态和未掺杂的环境稳定性好、易于合成、单体的成本低等优点,被认为是最有实际应用前景的导电聚合物之一,受到了国内外研究人员的广泛关注和研究。
但是,聚苯胺综合力学性能差、不溶于一般的有机溶剂和流变性能不良的缺点使其难于采用传统成型加工方法,这就严重妨碍了其在各个领域的大规模推广应用。
因此,如何改进聚苯胺的加工性能是促进聚苯胺实用化的关键。
近年来,人们为此进行了不懈的努力。
水溶性聚苯胺的探索取得了可喜的进展,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,因而成为最具应用开发前景的导电高分子材料。
另外,通过聚苯胺复合改性技术来克服其加工性差,获得具有多种功能性复合材料、拓展了它的应用领域。
本文简要概述了聚苯胺复合改性技术近几年来的研究进展情况。
根据添加组分的类型不同可分为聚苯胺P无机物复合材料和聚苯胺P有机聚合物复合材料。
1聚苯胺P无机物复合材料根据复合材料中无机物的状态将它分为聚苯胺P金属或非金属复合材料和聚苯胺P无机氧化物复合材料两大类。
111聚苯胺P金属或非金属复合材料钟起铃等[1]报道了PANI P Pd电极可对甲酸进行电催化氧化。
该电极不但对甲酸氧化活性高,而且性能稳定。
Pd微粒与PANI中NH基团的相互作用使二者对甲酸的氧化具有协同作用。
吴伯荣等[2]合成了PANI P C颗粒复合材料,乙炔黑的加入有利于聚合产率和电导率的提高。
该材料具有比纯聚苯胺更高的导电性,可避免直接掺混所导致的乙炔黑、PANI颗粒的各自抱团、分解不均匀的现象。
导电聚苯胺高分子复合材料的研究进展
导电聚苯胺高分子复合材料的研究进展
陈勇;朱琼;万国江;符文君;谢洪泉
【期刊名称】《弹性体》
【年(卷),期】2006(16)5
【摘要】重点介绍了聚苯胺结构与性能,综述了聚苯胺高分子复合材料的应用及其制备方法,水溶性聚苯胺的研究进展,并展望了聚苯胺复合材料具有广阔的应用前景.该工作对于全面了解聚苯胺具有一定的意义.
【总页数】7页(P68-74)
【作者】陈勇;朱琼;万国江;符文君;谢洪泉
【作者单位】江门市科恒实业有限责任公司,广东,江门,529040;湖北省化学研究院,湖北,武汉,430074;华中科技大学化学系,湖北,武汉,430074;江门市科恒实业有限责任公司,广东,江门,529040;江门市科恒实业有限责任公司,广东,江门,529040;华中科技大学化学系,湖北,武汉,430074
【正文语种】中文
【中图分类】TQ324.8;TN304.52
【相关文献】
1.含有聚苯胺的导电高分子复合材料的热稳定性及其扫描电镜研究 [J], 雷良才;李海英;张国福
2.双逾渗结构碳系填充导电高分子复合材料的研究进展 [J], 王英
3.导电高分子复合材料研究进展 [J], 张强
4.导电聚合物——聚苯胺的研究进展——Ⅱ.电子现象、导电机理、性质和应用
[J], 王利祥;王佛松
5.柔性力敏导电高分子复合材料应用研究进展 [J], 刘虎;刘永志;代坤;郭战虎;刘春太
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
导电材料聚苯胺
导电材料聚苯胺的最新研究进展周光举，李青山，徐明双（燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，秦皇岛 066004）摘要 介绍了聚苯胺的结构、导电机理；综述了国内外有关导电聚苯胺，如聚苯胺纳米纤维、聚苯胺复合材料、水溶性聚苯胺、聚苯胺导电薄膜、聚苯胺纳米管的制备方法以及导电聚苯胺在电磁屏蔽材料、吸波材料、电致变色材料、防腐材料、电极材料等领域的应用，并指出了聚苯胺应用方面存在的问题以及解决问题的方法和建议。
关键词 纳米技术 综述 聚苯胺 应用 制备方法Polyaniline Conductive Material on the Latest ProgressZHOU Guangju, LI Qingshan, XU Mingshuang(Metastable Materials Science & Technology of SKL,Yanshan University, Qinhuangdao 066004)Abstract In this paper the PAn structure, conducting mechanism are introduced, the relevant domestic and internationalpreparation methods of conductive PAn, such as PAn nanofibers, PAn composite materials, water-soluble PAn, conductive film PAn , PAn nanotubes are reviewed,and conducting PAn used as electromagnetic shielding materials, absorbing materials, electrochromic materials, anti-corrosion materials, the electrode materials in various fields are introduced also. The existing problems of the application are point out and the possible solutions and recommendations are proposed.Key words nanotechnology, review, PAn, application, preparation methods聚苯胺(PAn)是目前研究最为广泛的导电高分子材料之一，具有原料易得、合成简便、耐高温及抗氧化性能良好等优点，是目前公认的最具有应用潜力的导电高分子材料之一。
导电高分子聚苯胺及其应用
3、传感器领域
3、传感器领域
聚苯胺作为一种敏感材料，在传感器领域有着广泛的应用。通过化学或电化 学掺杂，聚苯胺的导电性能发生变化，利用这种特性可以制造出各种传感器。例 如，基于聚苯胺的酸碱传感器可以用来检测溶液的酸碱度，而聚苯胺基的压力传 感器则可以用于监测压力变化。
Байду номын сангаас
三、研究方法
1、化学反应机理
导电高分子聚苯胺的合成
3、聚合反应：将苯胺单体、氧化剂和催化剂混合在一起，在适当的温度和压 力条件下进行聚合反应。
导电高分子聚苯胺的合成
4、后处理：通过后处理步骤，如脱色、干燥等，得到纯净的导电高分子聚苯 胺。
4、后处理：通过后处理步骤， 如脱色、干燥等，得到纯净的导 电高分子聚苯胺。
4、后处理：通过后处理步骤，如脱色、干燥等，得到纯净的导电高 分子聚苯胺。
导电高分子聚苯胺及其应用
01 引言
目录
02 一、研究现状
03 二、应用领域
04 三、研究方法
05 参考内容
引言
引言
导电高分子材料在当代科技领域具有广泛的应用前景，其中聚苯胺作为一种 新型的高分子导电材料备受。聚苯胺具有优异的导电性能、良好的化学稳定性和 易于制备等优点，成为一种极具潜力的导电高分子材料。本次演示将详细介绍聚 苯胺的研究现状、应用领域及研究方法，并展望其未来发展方向。
4、后处理：通过后处理步骤，如脱色、干燥等，得到纯净的导电高 分子聚苯胺。
3、功能性应用研究：除了传统的电子、航天、建筑等领域，探索聚苯胺在新 能源、生物医学等领域的应用，如作为电池材料、生物传感器等。
4、后处理：通过后处理步骤，如脱色、干燥等，得到纯净的导电高 分子聚苯胺。
4、理论计算模拟：通过理论计算和模拟，深入了解聚苯胺的分子结构和性能 之间的关系，为材料的设计和优化提供指导。
导电聚苯胺的研究进展
导电聚苯胺的性质与制备研究摘要：导电高分子的出现打破了聚合物仅为绝缘体的传统观念。
在众多的导电高分子中，聚苯胺是目前发展最快的导电高分子之一。
本文介绍了聚苯胺的结构，性质制备并对其应用前景作了展望。
聚苯胺近年发展前景导电高聚物的出现不仅打破了聚合物仅为绝缘体的传统观念，而且对高分子物理和高分子化学的理论研究也是一次划时代的事件，为功能材料开辟了一个极具应用前景的崭新领域。
最早发现的本征导电高聚物是掺杂聚乙炔（PA），在随后的研究中科研工作者又相继开发了聚吡咯（PPy）、聚对苯（PPP）、聚噻吩（PTh）、聚对苯撑乙烯（PPv）、聚苯胺（PAn）等导电高分子。
人们对聚乙炔的研究较早，也最为深入，但由于它的制备条件比较苛刻，且它的抗氧化能力和环境稳定性差，给它的实用化带来了极大困难。
在众多导电高分子中，聚苯胺以其良好的热稳定性、化学稳定性和电化学可逆性，优良的电磁微波吸收性能，潜在的溶液和熔融加工性能，原料易得，合成方法简便，成为现在研究进展最快的导电高分子材料之一。
1 聚苯胺的结构聚苯胺是典型的导电聚合物，常温下一般呈不规则的粉末状态，具有较低的结晶度和分子取向度。
与其它导电高聚物一样，它也是共轭高分子，在高分子主链上形成一个电子离域很大的p-π共轭。
苯式-醌式结构单元共存模型，两种结构单元通过氧化还原反应相互转化。
即本征态聚苯胺由还原单元：和氧化单元：构成,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、组分和颜色及电导率，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。
y值大小受聚合时氧化剂种类、浓度等条件影响。
2 聚苯胺的性质2.1 电化学性质及电致变色性聚苯胺的电化学性质与其制备条件、电解液pH 值密切相关. 导电聚苯胺在碱性和中性水溶液中会发生脱质子化而脱掺杂, 从而失去电化学活性, 因此, 导电聚苯胺的电化学性质一般是在酸性水溶液中进行研究。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２
东
化
工
２１ 年 第 ５ ００ 期
ｗｗ ｗ．ｄｃ ｅ ．ｏｍ ｇ ｈｍ ｃ
第 ３ 卷 总第 ２ ５ ７ ０ 期
的Ｐ ＮＩ Ａ ／ ＭＷＮ 复合物具有高分子量、高 电导率 的特点 ，而且 Ｔ 热稳定性和机械性能有明显 的提高 。 国内王晓工等【 采用原位乳液聚合法制备 了光 电响应 型 ｊ 聚苯胺／ 碳纳米管复合体 ， 射线衍射及热分析表 明该纳米复合 ｘ 管的结晶性能增强 ， 同时其热稳定性得到了提高 。 另有国内研 究者Ｉ 首先通过催化裂解反应制备多壁碳纳米管 ，然后在碳 Ｊ 引 纳米管表面原位合成 了聚 苯胺 ，从而制备 出了碳纳米管／ 聚苯 胺一维纳米复合材料 。 热重分析表明 ， 原位合成 的聚苯胺的结 晶程度和热稳定性均得到了提高 ， 并且观察 到聚苯胺在碳纳米 管表面以枝 晶状 生长 。 文常保 等 研究 了原位法制备的碳纳米管／ 副 聚苯胺薄膜对 Ｓ Ｏ 气体的敏感作 用特性 。通过测试发现 ，由于碳纳米管的纳 米效应，增加 了碳纳米管／ 聚苯胺薄膜对Ｓ ２ Ｏ 气体 的吸附面积 ， 从而提高了传感器件可靠性和准确性 。 井新利等＿ 采用多种分析方法详细探讨 了原位溶液 聚合 】 制备 的Ｐ Ｎ ／ＮＴ Ａ Ｉ Ｃ 复合材 料的结构 与性能 。研究结果 表 明， Ｐ ＮＩ ＮＴ 间主要是物理 吸附； Ａ ／ＮＴ Ａ 与Ｃ 之 Ｐ ＮＩ Ｃ 复合材料的 电导 率远高于Ｐ ＮＩ Ａ 本身 。同时 ， ＡＮ ／ＮＴ Ｐ Ｉ Ｃ 复合材料 的耐热性 远高 于Ｐ ＡＮＩ ，并受Ｐ ＮＩ 量的影响。 Ａ 含 周啸等” 研究了分级碳纳米管在聚苯胺 中的分 散状况 。 与未分级碳纳米管不 同的是， 分级碳纳米管在聚苯胺 中分散均 匀， 所形成的复合材料与纯聚苯胺相比， 振实密度提高 了８ ％、 ２ 电导率提高了一个数量级、热稳定性也有所提高 。 为了得到综合性能更好 的聚苯胺／ 碳纳米管复合物 ，吉林 大学 的张 万金等＿ 采用原位复合 的方法 ，将不 同质量 的多壁 Ｉ 钊 碳纳米管与一定量的苯胺混合 ， 再通过氧化聚合 方法得到了高 分子量聚苯胺／ 多壁碳纳米管复合物 ，四探针 电导率仪测 试表 明碳纳米管对复合物导 电率 的提高起 了重要作用。
２２ 化学共 价法制一相互作 用，在Ｃ Ｔ Ｎ 表面原位聚合苯胺单体 是获得碳纳米管／ 聚苯胺复合材料所广泛采用的方法 ，此方法 具有操作简单， 易于批量生产等优点 ； 但是这种 方法 同时也存 在着后处理复杂 ， 原料利用率低 的缺点 ； 另外复合物还面临着 后续溶解加工的难题 ，不利于进一步实 用化 。由于Ｐ ＮＩ 以 Ａ 仅 吼堆积等物理结合作用包覆在Ｃ Ｔ的表面 ，所 以与纯聚苯胺 Ｎ 相 比较 ，原位聚合法制备的碳纳米管／ 聚苯胺复合材料对Ｐ ＮＩ Ａ 热稳定性的提高并不十分明显 。 为了增加碳 纳米管与聚苯胺之 间的作用力，改善组份之 间的结构形态 ， 制备高耐热性 、高力 学性能的可溶性碳纳米管／ 聚苯胺复合材料 ，在两者之间引入 化学键等强相互作用是最有效 的途径之一。 Ｈ ｄ ｏ 等＿ 采用高分子反应的方法 ，把端氨基 磺化 聚苯 ａ ｄｎ Ｊ 胺接枝到碳纳米管的外表 面，制备 了可溶性碳纳米管／ 聚苯胺 共价复合物（ ） 图２ ，极大 的增 加了组份 之间的作 用力 ，该 共价 接枝复合物 的电导率为５ ×０ ／ 国内的成会明等 通过 ． １～Ｓ ｍ。 ６ ｃ 原位聚合 ，然后再磺化 的两步法 ，制备 了多壁碳纳米管／ 聚苯 胺复合物 ；由于ＭＷＮＴ 与磺化聚苯胺主链 上的醌环结构之 间 存在着强烈的相互作 用，该 多壁碳纳米管／ 聚苯胺复合物可稳 定的溶解于水 中，从而为Ｃ ／Ａ 纳米复合物 的广泛实用化 ＮＴＰ ＮＩ 提供了可能 。 尽管通过在聚苯胺主链上进行高分子反应可以得 到相互作 用较强的可溶性Ｃ ／Ａ 纳米复合材料 ，但是 由于 ＮＴＰ ＮＩ 聚苯胺分子链上磺酸基 团的位 阻效应 ， 通常导致复合物的电导 率不高 （ 一般在 １ Ｓｃ ０ ／ｍ左右） ，所以如何在Ｐ ＮＩ ＮＴ 间 Ａ 和Ｃ 之 引入强相互作用的同时， 保持制备的复合物具备高导 电 并显 性 示 良好 的可溶解加工性是该领域 目前面临的主要 问题 。
图３ 聚苯胺与碳 纳米 管之 间的 Ｔ— ｒ ｒ Ｔ相互作用示意图
Ｆ ｇ ３ Ｓ ｈ ｍａｉ ｌ ｓ ａｉ ｎ ｏ ｅ７ Ⅱｉ ｔｒ ｃｉ ｎ ｅｗｅ ｎ ｉ＿ ｃ ｅ ｔ ｉ ｕ ｔ ｔ ｆ ｈ 一 ｎ ｅ ａ ｔ ｓｂ ｔ ｅ ｃｌ ｒ ｏ ｔ 【 ｏ ＣＮＴ ａ ｄＰ ｎ ＡＮＩ
３ 聚苯胺／ 纳米管 间相互作用分析 碳
采 用原位聚合法合成 出的聚苯胺／ 碳纳 米管复合材料 ，其 电导率 比纯粹 的导 电聚苯 胺可提高 １ ２ － 个数量级 。一般认 为 ，在这种聚苯胺／ 纳米管复合材料 中，碳纳米管均匀地分 碳 散在聚苯胺内部 ， 起到 了一种骨架的作 用。 在苯胺的聚合过程 中，碳纳米管可起到类似晶核的作 用 ；且在Ⅱ 呕相互作用下 ， 苯胺是 以碳管为依托并在其周围缓慢 聚合 ， 而不是一种简单的 吸附或者只是在 纳米碳管周围松散的无定形沉积 。 ａｔｇ Ｂ ｌ 等 ｏ 认为 ， 随着制备方法 的不 同， 聚苯胺和碳纳米管之间的存在形 式亦不 同： 如果只是简单的把聚苯胺和碳纳米管进行混合 ， 那 么生成 的复合物呈现 出碳纳米管覆 盖本征态 聚苯胺和碳纳米 管掺杂聚苯胺两种结构特征 ； 而如果采 用原位聚合法制备聚苯 胺／ 碳纳米管复合物 ，则生成物中只有 后一种结构形态 。一般 认为 ，无论是简单的包覆抑或是发生了掺杂反应的两者结合 ， 聚苯 胺与碳 纳米管之 间通常主 要依 靠各 自的共轭 电子体系发 生７７ ｃｃ ．相互堆积作用 （ ），且在这种作用下形成一种特定的 图３ 复合结构 ，并决定导 电性能的高低。 对于化学联结法制备 的碳纳米管／ 聚苯 胺复合物 ，碳纳米 管与聚苯胺之 间除 了 相互作用以外 ，还 存在着结合能更高 的化学键联结作 用， 这使得聚苯胺的热稳定性能得到极大 的提 升 。另外，研究发现 ， 用齐聚苯胺例如苯胺 四聚体对碳纳米管 表面上 的活化官能团进行化学封端后 （ ） 可有效提高碳纳 图４ ， 米管薄膜的 电化 学氧化还原稳定性 （ ）１１ 图５ ２ １ ０由此可见 ，同 为电活性优 良的导电聚苯胺和碳纳米管的复合 ， 能在一定程度 上显示 出相互促进 的互补效应 。 也就是说 ，以强相互作 用联结 到碳纳米管表面的导 电高分子 ， 可以对化学修饰的Ｃ 起到结 ＮＴ 构修复作用 ，并提高其 电化学活性。