Поліанілін

Поліанілін (PANI) — електропровідний полімер, мономером якого є анілін. Поліаналін існує в кількох оксидованих модифікаціях, і його властивості змінюються від ступеня окиснення.

Основні структурні одиниці поліаніліну

Структурними одиинцями поліаніліну є (C6H4N)n та (C6H4NH)n. У першій із них між бензольним кільцем і атомами Нітрогену є подвійні зв'язки, у другому їх немає.

  • Чистий (C6H4NH)n називають лейкоемеральдином. Це біла прозора речовина.
  • Модифікація {[C6H4NH]2[C6H4N]2}n називається емеральдином. Вона має блакитний колір, і її називають основою. Якщо її протонувати, збагатити атомами Гідрогену, вона стає зеленою, і тоді її називають сіллю.
  • (C6H4N)n називають (пер)ніграніліном. Це речовина блакитно-фіолетового кольору.

Емеральдинова основа найбільш стабільна при кімнатній температурі. При обробці кислотою вона переходить у високопровідну сіль. Цей перехід пов'язаний з тим, що додаткові атоми Гідрогену сприяють делокалізації електронів[1].

Зміну кольору поліаніліну при оксидації можна використати в сенсорах та електрохромних пристроях[2]. Однак, найбільше значення має різка зміна провідності[3]. Обробка емеральдину кислотою може змінити провідність на 10 порядків.

Синтез

Хоча методи синтезу поліаніліну доповолі прості, механізм полімеризації, мабуть, складний. Формування лейкоемеральдину можна описати реакцією

n C6H5NH2 + [O] → [C6H4NH]n + H2O,

де [O] — довільний окислювач. Найчастіше в ролі окислювача використовується персульфат амонію. Обидва реагенти розчиняють в соляній або іншій кислоті й поволі змішують. Реакція дуже екзотермічна. Полімер осідає у вигляді нестабільної дисперсної суміші з розмірами частинок порядка мікрона.

При приготуванні поліаніліну з емеральдинової бази типовим окислювачем є мета-хлоропероксибензольна кислота:

{[C6H4NH]2[C6H4N]2}n + RCO3H → [C6H4N]n + H2O + RCO2H

Застосування

Поряд з іншими електропровідними полімерами поліанілін перспективний завдяки малій вазі при високій провідності, механічній гнучкості й малій вартості виробництва. В цьому сенсі поліанілін особливо привабливий, оскільки він порівняно дешевий, має три стани окиснення із різним кольором. Тому його можна використовувати в суперконденсаторах та електрохромних пристроях. З поліаніліну можна виробляти провідне волокно, антистатичні покриття, електромагнітні захисні екрани, гнучкі електроди, антикорозійні покриття, шари інжектування дірок, прозорі провідники, які могли б замінити ITO, сенсори хімічних випарів та розчинів, електрохромні покриття (вікна зі змінним кольором, дзеркала тощо).

Наразі поліанілін в основному застосовують при виробництві друкованих плат, в антистатичних покриттях та для захисту від корозії. Комерційно поліанілін можна отримати від Ormecon Enthone (CooksonElectronics), Eeonyx, Crosslink.

Виноски
  1. Alan G. MacDiarmid «„Synthetic Metals“: A Novel Role for Organic Polymers (Nobel Lecture)» Angew. Chem. Int. Ed. 2001, vol. 40, pp. 2581–2590. DOI:10.1002/1521-3773(20010716)40:14
  2. Development and characterization of flexible electrochromic devices based on polyaniline and poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrene sulfonic acid) Li-Ming Huanga, Cheng-Hou Chena and Ten-Chin Wen Electrochimica Acta; 2006; 51(26) pp 5858-5863; (Article) DOI:10.1016/j.electacta.2006.03.031
  3. Polyaniline Nanofiber Gas Sensors: Examination of Response Mechanisms Shabnam Virji, Jiaxing Huang, Richard B. Kaner and Bruce H. Weiller Nano Letters; 2004; 4(3) pp 491–496; (Article) DOI:10.1021/nl035122e Abstract[недоступне посилання з вересня 2019]
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.