导电聚合物——聚苯胺

聚苯胺（英语：Polyaniline，缩写PANI）是一种半柔性棒导电聚合物。聚苯胺(PANI)作为导电高分子的研究只有20多年的历史，在这期间，国内外相关研究者已对聚苯胺的结构、特性、合成、掺杂、改性等方面进行了较为深入的研究。种种优良特性使其被认为是最有希望在实际中得到应用的导电高分子，成为研究热点。

特性

聚苯胺的电活性源于分子链中的P电子共轭结构：随分子链中P电子体系的扩大，P成键态和P*反键态分别形成价带和导带，这种非定域的P电子共轭结构经掺杂可形成P型和N型导电态。不同于其他导电高分子在氧化剂作用下产生阳离子空位的掺杂机制，聚苯胺的掺杂过程中电子数目不发生改变，而是由掺杂的质子酸分解产生H+和对阴离子（如Cl-、硫酸根、磷酸根等）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P键中，从而使聚苯胺呈现较高的导电性。这种独特的掺杂机制使得聚苯胺的掺杂和脱掺杂完全可逆，掺杂度受pH值和电位等因素的影响，并表现为外观颜色的相应变化，聚苯胺也因此具有电化学活性和电致变色特性。

制备方法

一种聚苯胺的制备方法，其特征为，制备聚苯胺所用原料为，苯胺、过硫酸铵、盐酸、无水乙醇，都是分析纯；制备聚苯胺的工艺如下：苯胺的预处理，苯胺遇光或空气易氧化而呈黄色，因此使用前需蒸馏提纯；将100g苯胺加入盛有40g无水氯化钙的锥形瓶中剧烈震荡，静置24小时以吸收其中的水分；蒸馏装置调好后，将苯胺倒进蒸馏瓶，加入15g锌粉防止苯胺氧化，加入25g沸石防止暴沸，开始加热并调节加热速率，加热速率5℃/min，加热温度183～185℃，使小气泡均匀地产生；收集183～185℃间的无色油状馏分，当蒸汽温度剧烈波动时，蒸馏完毕，停止加热；待装置冷却后，取出馏出液，重复上述步骤，进行二次蒸馏；

最后把经二次蒸馏的苯胺转移到棕色瓶中，在阴暗处保存；原掺杂态聚苯胺的制备，配制浓度为1mol/L的盐酸水溶液；将预处理后的10ml苯胺单体溶于240ml含氯化氢质量分数15％的盐酸溶液中，并转移至三颈瓶，搅拌均匀；称取与苯胺单体摩尔比为1∶1的过硫酸铵(NH4)2S2O8)溶于250ml盐酸中，并转移至滴液漏斗；将过硫酸铵(NH4)2S2O8)的盐酸溶液缓慢滴加到三颈瓶中，溶液很快由无色透明变为浅绿-浅蓝-深蓝-紫红；滴加1.5小时后继续搅拌反应5小时，停止反应，抽滤；将滤饼依次用含氯化氢质量分数15％的盐酸溶液、无水乙醇反复清洗至无色，最后在333K下真空干燥24小时即得到墨绿色原掺杂态聚苯胺(PANI)粉末。

参考文献

CN102504248B