Структура и свойства напыленных слоев полианилина

• Автор: Грибкова, Оксана Леонидовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИАНИЛИНА, ЕГО СТРУКТУРА И СВОЙСТВА (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
1.1. ВВЕДЕНИЕ
1.2. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИАНИЛИНА
1.2.1. ХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПОЛИАНИЛИНА
1.2.2. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПЛЕНОК ПОЛИАНИЛИНА
1.2.3. ПОЛУЧЕНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК ПОЛИАНИЛИНА МЕТОДОМ ТЕРМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ В ВАКУУМЕ
1.2.4. ДРУГИЕ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК ПОЛИАНИЛИНА
1.3. НОМЕНКЛАТУРА ПОЛИАНИЛИНА В РАЗЛИЧНЫХ СТЕПЕНЯХ ОКИСЛЕНИЯ
1.4. СТРУКТУРА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ СЛОЕВ ПОЛИАНИЛИНА
1.4.1. СПЕКТРАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ СЛОЕВ ПОЛИАНИЛИНА
1.4.2. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ СЛОЕВ ПОЛИАНИЛИНА
1.4.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИАНИЛИНА
1.4.4. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИАНИЛИНА
1.5. СВОЙСТВА ТОНКИХ СЛОЕВ ПОЛИАНИЛИНА, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ТЕРМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ В ВАКУУМЕ
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ВЕЩЕСТВА И МАТЕРИАЛЫ
2.2. ХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПОЛИАНИЛИНА
2.3. ТЕРМИЧЕСКОЕ НАПЫЛЕНИЕ ПОЛИАНИЛИНА В ВАКУУМЕ
2.3.1. КОНСТРУКЦИЯ УСТАНОВКИ ДЛЯ НАПЫЛЕНИЯ ПОЛИАНИЛИНА
2.3.2. ПРОЦЕСС НЕФРАКЦИОНИРОВАННОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОЛИАНИЛИНА
2.3 .3. ПРОЦЕСС ФРАКЦИОНИРОВАННОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОЛИАНИЛИНА
2.4. ОБРАБОТКА НАПЫЛЕННЫХ СЛОЕВ ПОЛИАНИЛИНА
2.4.1. ЦИКЛИЧЕСКАЯ КИСЛОТНО-ОСНОВНАЯ ОБРАБОТКА НАПЫЛЕННЫХ
СЛОЕВ ПОЛИАНИЛИНА
2.4.2. ОБРАБОТКА В АЗОТНОЙ КИСЛОТЕ
2.5. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПЛЕНОК ПОЛИАНИЛИНА
2.6. СПЕКТРОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
2.7. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПЫЛЕННЫХ СЛОЕВ ПОЛИАНИЛИНА МЕТОДОМ РЕНТГЕНОВСКОЙ ФОТОЭЛЕКТРОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
2.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ ТЕРМИЧЕСКИ НАПЫЛЕННОГО ПОЛИАНИЛИНА МЕТОДОМ КРИОСКОПИИ
2.9. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМАГНИТНЫХ СВОЙСТВ НАПЫЛЕННЫХ СЛОЕВ ПОЛИАНИЛИНА МЕТОДОМ ЭПР И ИЗМЕРЕНИЕ ИХ ПРОВОДИМОСТИ
2.10. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ И ХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПОЛИАНИЛИНА НА НАПЫЛЕННЫХ СЛОЯХ ПОЛИАНИЛИНА
3. СВОЙСТВА ТОНКИХ СЛОЕВ ПОЛИАНИЛИНА, ПОЛУЧЕННЫХ
НЕФРАКЦИОНИРОВАННЫМ ТЕРМИЧЕСКИМ НАПЫЛЕНИЕМ В ВАКУУМЕ
4. СВОЙСТВА ТОНКИХ СЛОЕВ ПОЛИАНИЛИНА, ПОЛУЧЕННЫХ
ФРАКЦИОНИРОВАННЫМ ТЕРМИЧЕСКИМ НАПЫЛЕНИЕМ В ВАКУУМЕ
4.1. ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ АЗОТОСОДЕРЖАЩИХ ФРАГМЕНТОВ ПОЛИАНИЛИНА ПРИ ФРАКЦИОНИРОВАННОМ НАПЫЛЕНИИ
4.2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА ТЕРМИЧЕСКИ НАПЫЛЕННОГО ПОЛИАНИЛИНА
4.3. СПЕКТРАЛЬНЫЕ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАПЫЛЕННЫХ
СЛОЕВ ПОЛИАНИЛИНА
4.3.1. ЦИКЛИЧЕСКАЯ КИСЛОТНО-ОСНОВНАЯ ОБРАБОТКА НАПЫЛЕННЫХ
СЛОЕВ ПОЛИАНИЛИНА
4.3.2. ОБРАБОТКА НАПЫЛЕННЫХ СЛОЕВ ПОЛИАНИЛИНА В АЗОТНОЙ
КИСЛОТЕ
4.3.3. ФОРМИРОВАНИЕ ГЕТЕРОГЕННОЙ СТРУКТУРЫ В НАПЫЛЕННЫХ СЛОЯХ ПОЛИАНИЛИНА ПРИ ОКИСЛЕНИИ В АЗОТНОЙ КИСЛОТЕ
4.4. ПАРАМАГНИТНЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАПЫЛЕННЫХ
СЛОЕВ ПОЛИАНИЛИНА
4.5. ЭЛЕКТРОХРОМНЫЕ СВОЙСТВА НАПЫЛЕННЫХ СЛОЕВ ПОЛИАНИЛИНА
5. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ И ХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПОЛИАНИЛИНА НА
ПОВЕРХНОСТИ НАПЫЛЕННЫХ СЛОЕВ ПОЛИАНИЛИНА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Большой интерес, проявляемый к изучению проводящих полимеров вызван наличием у них комплекса необычных физико-химических свойств, обусловливающих широкие возможности их применения. Исследование свойств проводящих полимеров с помощью различных современных методов в последние пятнадцать лет интенсивно проводится специалистами в различных областях физики и химии.
Полианилин (ПАН) является одним из наиболее перспективных полимеров этого класса благодаря тому, что его свойства зависят не только от степени окисления, но также и от степени кислотного допирования. Важными факторами являются химическая стабильность полимера и простота аппаратурного оформления при синтезе, доступность и низкая стоимость сырья. Наряду с политиофеном и полипирролом полианилин является наиболее популярным объектом исследований среди проводящих полимеров. Благодаря этому в последние годы достигнут большой прогресс в понимании природы его электрических, магнитных, спектральных, электрохимических, каталитических и прочих свойств. Разными методами получены данные о строении полианилина на различных структурных уровнях, начиная от молекулярного. Тем не менее, многие проблемы, связанные с влиянием различного рода межмолекулярных ассоциатов (в том числе с участием допирующих анионов), характера надмолекулярной структуры на электронную структуру полианилина, обусловливающую весь комплекс физико-химических свойств ПАН, остаются нерешенными.
Наиболее интересными областями практического применения полианилина являются электрохромные устройства (оптические фильтры с регулируемым светопропусканием, модуляторы световых потоков, дисплеи), гибкие полимерные проводники, электролюминесцентные устройства,

меньшая проводимость при одинаковых pH наблюдается для Н3РО4, видимо, из-за сшивок в полимере, вызванных присутствием многовалентных ионов [126]. В случае допирования ПАН йодом проводимость увеличивается на порядок. Результаты ИК-спектроскопии и РФЭС показывают, что реакция допирования йодом приводит к окислению некоторых бензольных звеньев до хиноидных и образуется высоко сопряженная л-система в полимерных цепях полианилина [127, 128]. Для пленок ПАН, допированных
камфорсульфоновой кислотой и политых из м-крезола, проводимость увеличивается до 300±30 См/см. При растягивании пленки ПАН, приводящем к одноосной ориентации макромолекул полимера, она возрастает до 967±30 См/см [81, 82, 129, 130]. В работе [131] показано, что при вторичном допировании м-крезолом увеличивается кристалличность, упорядоченность структуры полианилина, и, следовательно, его проводимость.
Увеличение проводимости можно добиться путем ведения синтеза полианилина в присутствии поверхностно-активных веществ, таких как додецилбензолсульфаната натрия и додецилсульфата натрия [132]. У таких пленок проводимость составляет 65,9 См/см, увеличивается делокализация поляронов, упорядоченность и кристалличность из-за уменьшения количества дефектных структур в ПАН, обусловленных гидролизом. Это происходит вследствие вытеснения воды “гидрофобными” молекулами ПАВ, которые используются в качестве допантов.
Электрические свойства полианилина могут меняться в присутствии магнитного поля. С помощью исследований ренгеновской дифракции обнаружено, что при получении пленок ПАН в присутствии магнитного поля увеличивается кристалличность и упорядоченность полимерных цепей, и, следовательно, проводимость ПАН [133, 134].
На основе результатов исследований температурных зависимостей проводимости и термо-ЭДС, зависимости проводимости от электрического поля одни авторы считают ответственными за перенос заряда в полианилине