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有机膜电镀:导电聚合物的电化学合成

放大字体  缩小字体发布日期:2013-04-09  浏览次数:749
核心提示:通常来说,因为导电聚合物具有能从整个聚合物链丌共轭体系中脱离的电子,所以它的电子导电性比其他没有共轭体系的高许多。

导电聚合物于l971年问世。Shirakawa和他的同事[1]合成了导电聚乙炔,发现它与有机化合物相比,有相当高的导电性,电导率为103S·cm[1-3]。从此,许多研究人员研究了不同的导电聚合物以及它们的合成法[4]。它们的导电性与金属、无机化合物和有机化合物的导电性作了比较,如图16—1所示。通常来说,因为导电聚合物具有能从整个聚合物链丌共轭体系中脱离的电子,所以它的电子导电性比其他没有共轭体系的高许多。

各种有机化合物与典型无机材料的导电性

图16—1各种有机化合物与典型无机材料的导电性

此外,1979年Das和他的同事采用电聚合反应合成了导电聚吡咯膜[5,6]。图16—2为电聚合反应的示意图,它和金属膜的电镀相似。这个聚合反应以电化学形式发生的,也就是通过施加电势把电子从电极/电解液界面拉到电极上,随之,获得导电聚合物膜,如不溶性的聚合物在电极上产生,如图l6—2所示。

电聚合过程的示意图

图16-2电聚合过程的示意图

实际上,根据电子转移情况,所有的电化学反应都可归为氧化或还原反应。同样,也可以对电化学聚合反应进行分类。几乎所有的电聚合物都是通过电氧化合成的。因此,用这种方法得到的膜可能存在着支链或交联缺陷[7~9]。另一方面,用零价镍络合物进行的电还原聚合对单体中卤素原子的位置敏感,使得产生单体间有很好连接的聚合物[10~13]。

迄今为止,已经研究了许多带有导电聚合物膜的装置,在所有成膜过程中,电聚合是制备功能聚合物薄膜的最引人关注的方法之一。直接沉积在各种电极(如金属、半导体)上的电聚合物膜被认为,能用于许多不同装置上,如表l6—1所示。

表16-1电聚合物的功能和应用

电聚合物的功能和应用

最近,人们发现,用电聚合法也可制造电惰性绝缘聚合物膜[14]。当电聚合溶液含有亲核试剂,如NaOH、NaHC03或者Na2CO3和单体试剂,首先,发生聚合反应,然后,由于由亲核腐蚀反应改变了绝缘状态,膜增长自动停止,因为膜电极和pH值之间有影响,所以它能应用于微pH传感器[l5],也可应用于含pH值变化酶的生物传感M[l6~18]。

本章主要讨论电聚合膜的功能设计以及它在聚合物电池、带电装置和化学传感器上的应用。关于电聚合其他专题,读者可参考其他的评论[l9]。

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