聚苯胺的质子酸掺杂机制的研究

木文用FT-IR、ESR、XPS等研究了聚苯胺的质子酸掺杂机制。结果表明聚苯胺掺杂时的质子化反应优先发生在分子链中的醌亚胺结构单元的氮原子上,并产生了分子内氧化还原反应而形成阳离子自由基。质子所带的电荷由于共轭作用能较好地离域到邻近苯环及对位氮原子上。     

掺杂条件对聚苯胺膜导电性能影响的研究

采用对甲基苯磺酸和磺基水杨酸作掺杂剂，对聚苯胺自支撑膜进行了掺杂研究，考查了掺杂时间，温度以及掺杂溶液浓度对其导电性的影响，并用红外光谱及显色反应对掺杂产物进行了表征。结果表明，掺杂温度对聚苯胺膜电导率的影响较大，通过控制温度，可以制备出电导率达盐酸掺杂水平的导电膜，即－１０＾３Ｓ．ｍ＾－１，且具有良好的环境稳定性，在空气中放置一年，其电导率基本保持不变。     

共聚物酸掺杂接枝聚苯胺的研究

采用核壳乳液聚合方法合成了以甲基丙酸甲酯、甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯三元共聚物酸为核,聚苯胺为壳的导电高分子复合物。复合物的电导率随着聚苯胺含量的增加而升高。用粒径分析仪、ＴＥＭ、ＦＴ－ＩＲ和ＤＳＣ对复合材料进行了表征。结果表明形成了核壳结构,由于共聚物酸起到了掺杂剂的作用,使制得的复合物能在环己酮、四氢呋喃等普通有机溶剂中有好的溶解性。     

聚苯乙烯磺酸掺杂聚苯胺的性能

以苯胺为单体，过硫酸铵(APS)为氧化剂，在聚苯乙烯磺酸(PSSA)的水溶液中，合成了PSSA掺杂的聚苯胺。通过FTIR、元素分析和热重分析等对产物的结构和性能进行了研究。结果表明：该法合成的PSSA掺杂聚苯胺可完全溶于水,具有较高的特性粘数、电导率、耐热性。     

掺杂率对乳液聚合制备聚苯胺结构性能的影响

对乳液聚合的十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂聚苯胺(PAn)进行不同pH值溶液浸泡处理。采用元素分析、红外光谱分析、X射线衍射及热失重分析等手段，研究了不同掺杂率对PAn结构性能以及PAn在普通有机溶剂中的溶解性能和导电性能的影响。结果表明：随DBSA掺杂率的增加，PAn的电导率及其在三氯甲烷中的溶解度增加，带有烷基长链的DBSA使PAn形成以DBSA为间隔的有序层状结构；而且合成的PAn-DBSA热稳定性良好。     

聚苯乙烯磺酸掺杂聚苯胺的合成

以苯胺（An）为单体，过硫酸铵（APS）为氧化剂，在聚苯乙烯磺酸（PSSA）的水溶液中，合成了可完全溶于水的PSSA掺杂PAn。研究了An浓度，PSSA浓度，APS浓度，APS的滴加时间，反应时间及温度对An聚合反应及其产物的水溶性，导电性及特性粘度[η]的影响。结果表明：在比较宽的实验条件下，都可以合成出具有良好导电性的可溶于水的PSSA掺杂PAn；其中当An：PSSA:APS的摩尔比为1．7：2．5：1，APS溶液的滴加时间为3h，反应时间为1h，反应温度为14℃时，得到的掺杂PAn导电率最高达0．156S／cm。     

新型质子酸掺杂聚苯胺的合成及其电化学电容行为

用化学氧化聚合法制得了草酸掺杂聚苯胺(H2C2O4-PANI)和柠檬酸掺杂聚苯胺(C6H8O7-PANI),并与盐酸掺杂聚苯胺(HCl-PANI)做了对比研究.用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对掺杂聚苯胺的结构和形貌进行了表征.用循环伏安,恒流充放电和交流阻抗测试对材料在1 mol/L HCl溶液中的电化学电容行为进行了研究.结果表明:3种酸掺杂的聚苯胺具有不同的空间结构,电化学性能也有差异.与盐酸和柠檬酸掺杂的聚苯胺相比,草酸掺杂制备的聚苯胺表现出更优良的电化学电容行为,单电极比电容可达670 F/g.     

氧化剂用量和酸浓度对聚苯胺纳米纤维结构和电性能的影响

采用界面聚合法制备了聚苯胺纳米纤维,详细研究了不同氧化剂／单体摩尔比和盐酸浓度对制得聚苯胺的形貌、分子结构和电导率的影响。结果表明：界面聚合过程中,较低的氧化剂／单体摩尔比（≤1：4）和较高的盐酸浓度（≥1mol／L）有利于生成结构规整和较高电导率的聚苯胺纤维;而在氧化剂用量较高和盐酸浓度较低时,聚苯胺纤维形成的同时,伴随着吩嗪类物质和苯胺齐聚物的生成,产物呈现聚集结构,其电导率也较低。     

不同掺杂酸对纤维聚苯胺电化学性能的影响

采用界面聚合法通过不同质子酸掺杂分别制备了平均直径约为50,62,95 nm的纤维聚苯胺。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)对其化学组成和微观形貌进行了表征,采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗研究了不同质子酸掺杂纤维聚苯胺的超级电容器电容行为,并利用X射线衍射(XRD)、氮气吸脱附及X射线光电子能谱(XPS)等方法对纤维聚苯胺的微观结构进行了深入研究。结果表明：高氯酸(HClO4)掺杂制备的聚苯胺在0.5 A/g电流密度下的比容量可以达到397 F/g,高于盐酸(HCl, 334 F/g)和樟脑磺酸(HCSA, 383 F/g)掺杂聚苯胺的测试结果,纤维的电化学性能主要受其规整度、孔隙率及掺杂度的影响。     

掺杂对酸法铁黄制备过程的影响

研究了酸法铁黄制备过程中掺杂Ｚｎ＾２＋，Ｎ＾２＋，Ｃｄ＾２＋，Ｃｒ＾３＋，ＰＯ４＾３－等离子对晶种及铁黄形态和结构的影响，并初步探讨了杂质的作用机制。研究发现：掺杂离子改变晶种及铁黄的形态和结构，掺杂Ｚｎ＾２＋可增加晶种轴比，减少枝权和孪晶，优化铁黄形态。     

分散剂类型对聚苯胺粒径分布和电化学特性的影响

采用化学氧化聚合法以苯胺为单体、过硫酸铵为氧化剂,在不同分散剂体系中合成聚苯胺,考察分散剂对聚苯胺性能的影响。通过激光粒度仪、傅里叶红外吸收光谱、四探针电阻仪和电化学工作站等测试手段研究聚苯胺的结构、导电性、粒径分布及电化学性能。结果表明：分散剂能降低聚苯胺的粒径分布,提高聚苯胺的导电性和电化学稳定性;当分散剂聚乙二醇占苯胺单体质量的20%时,聚苯胺的平均粒径为3.85 μm,导电率为4.68 S/cm,极化电位为0.73 V。     

PBO在强质子酸溶液中的稳定性

研究了聚对亚苯基苯并二噁唑（PBO）在强质子酸多聚磷酸（PPA）和甲基磺酸（MSA）溶液中的稳定性,包括溶液温度、超声波对PBO溶液稳定性的影响以及环境气氛对PBO溶液光稳定性的影响。结果表明：在避光条件下长期放置时,PBO-MSA溶液对于温度比较敏感,而PBO-PPA溶液即使在高温下也很稳定;PBO在MSA溶液中的化学降解可分为两部分：首先是PBO本身的酰胺弱键断链,其次是噁唑环开环形成酰胺键并断链;PBO-MSA溶液在超声波作用下的降解属于应力诱导降解,符合超声波降解断链的一般规律;PBO溶液在氮气气氛中对紫外光相对稳定,而在氧气中光降解速率很快。     

二磺酸掺杂高热稳定性导电聚苯胺的合成及性能

以有机二磺酸作为掺杂剂合成了具有高热稳定性的二磺酸掺杂导电聚苯胺。研究了反应时间、温度、酸/苯胺摩尔比等因素对产率、产物的导电率与分子量的影响。利用微波加热的方法测试有机二磺酸掺杂聚苯胺的热稳定性能，结果表明：有机二磺酸掺杂的导电聚苯胺在微波场中升温速率快，并且具有良好的反复升温性能。     

绝缘聚合物对聚苯胺复合物导电性能的影响

将十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺(PAn DBSA)与乙烯丙烯酸共聚物(EAA)或聚烯烃弹性体(POE)进行溶液共混制得了PAn DBSA/EAA或PAn DBSA/POE导电复合物。研究了绝缘聚合物的化学结构对聚苯胺导电复合物形态结构及电性能影响。结果表明,极性聚合物EAA中的羧基能与PAn形成氢键并发生掺杂作用,复合物中卷曲的PAn主链能充分展开,导致PAn/EAA复合物具有非常低的逾渗域值(1.5%),PAn含量为20.0%时,电导率高达7.1S/cm。POE为非极性共聚物,与极性较强的PAn相容性较差,导致PAn/POE复合物具有较高逾渗域值(5.0%),PAn含量为20.0%时,电导率仅为3.0×10-5S/cm。     

聚苯胺电极的电导率

采用化学氧化聚合法制备聚苯胺(PANI)。利用四探针技术和电流-电压方法对PANI的电导率进行表征测试。基于电子-空穴导电机理和经典电流密度表达式,建立了PANI的有效导电数学模型,该模型可描述为电流密度、电压、温度的函数。对模型的图形分析表明,得到的电流-电压规律与PANI的实验结果一致。对电流密度与温度的关系分析得到的电导率随温度的变化规律与实验现象相符。结果表明:PANI有机半导体主要以耦合电流为主,电流强度随电压(温度)的增加呈现先增大后减小的趋势; 低温时,PANI的导电性较好。     

表面活性剂SDS对固相反应法制备盐酸掺杂聚苯胺的影响

利用固相反应法在十二烷基硫酸钠(SDS)存在下制备了盐酸掺杂聚苯胺,并以红外光谱(FT-IR),X射线衍射(XRD),循环伏安等测试方法研究了表面活性剂SDS对固相反应法制备盐酸掺杂聚苯胺的影响。结果表明:SDS存在下固相反应合成的盐酸掺杂聚苯胺与相同条件下盐酸掺杂聚苯胺相比,其分子链的氧化程度相对较小,结晶性、导电率及电化学活性相对较差。