Полимеризация анилина в присутствии полимерных сульфокислот : влияние конформации поликислоты на свойства комплексов полианилина

• Автор: Омельченко, Ольга Дмитриевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПОЛИАНИЛИН: ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ОБЛАСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Полианилин: общие сведения

1.1.1. Химическая структура полианилина

1.1.2. Допирование полианилина

1.2. Получение полианилина

1.2.1. Основные методы синтеза полианилина

1.2.2. Электрохимический синтез полианилина

1.2.3. Химический синтез полианилина

1.3. Использование полимерных электролитов для синтеза полианилина
1.3.1. Особенности электрохимического синтеза полианилина в присутствии полиэлектролитов
1.3.2. Химическая полимеризация анилина в присутствии полиэлектролитов.
1.4. Свойства полианилина
1.4.1. Проводимость полианилина
1.4.2. Оптические свойства полианилина
1.4.3. Спектроэлектрохимические и электрохимические свойства полианичина
1.5. Применение полианилина
1.5.1. Общие области использования полианилина
1.5.2. Особенности применения полианилина, полученного полимеризацией анилина в присутствии полимерных кислот
1.6. СОСТОЯНИЕ полимерного электролита в водных растворах
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Использованные вещества и их подготовка
2.2. Методика полимеризации анилина
2.3. Методы исследования и подготовка образцов
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ПОЛИАНИЛИНА, ПОЛУЧЕННОГО В ПРИСУТСТВИИ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТА - ПОЛИМЕРНОЙ СУЛЬФОКИСЛОТЫ
3.1. Влияние концентрации поликислоты на полимеризацию анилина и свойства образующегося комплекса полианилина и поликислоты
3.2. Супрамолекулярная структура полианилина, полученного в присутствии
полимерной сульфокислоты
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ КОНФОРМАЦИИ ПОЛИМЕРНОЙ КИСЛОТЫ НА СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ПОЛИАНИЛИНА, ОБРАЗУЮЩЕГОСЯ В ЕЕ ПРИСУТСТВИИ
4.1. Исходные положения
4.2. Окислительная полимеризация анилина в присутствии полимерной сульфокислоты различной молекулярной массы
4.3. Окислительная полимеризация анилина в присутствии смесей
ПОЛИМЕРНЫХ СУЛЬФОКИСЛОТ
4.3.1. Изменение конформации поликислот при их взаимодействии в смеси.
4.3.2. Полимеризация анилина в присутствии смесей взаимодействующих поликислот: ПАМПСК/тере-ПАСК
4.3.3. Полимеризация анилина в присутствии смесей взаимодействующих поликислот: ПА МП С К/изо-ПА С К
4.3.4. Полимеризация анилина в присутствии смесей невзаимодействующих
поликислот
ГЛАВА 5. ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИАНИЛИНА, ПОЛУЧЕННОГО В ПРИСУТСТВИИ ПОЛИМЕРНЫХ КИСЛОТ и их СМЕСЕЙ
5.1. ЭЛЕКТРОХРОМНЫЕ УСТРОЙСТВА
5.2. Органические солнечные элементы
5.3. Органические светоизлучающие диоды
5.4. Проводящие покрытия
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
БЛАГОДАРНОСТИ
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
АМПСК - 2-акриламидо-2-метил-1-пропансульфоновая кислота ACM - атомно-силовая микроскопия;
ВАХ - вольт-амперная характеристика;
ДИС - дырочный инжекционный слой;
ДМА - N.N-диметиланилин;
изо-ПАСК - поли-4,4?-(2,2'-дисульфокислота)дифениленизофталамид;
ИК - инфракрасный;
ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия; н.к.э. — насыщенный каломельный электрод; н.х.с.э. — насыщенный хлорсеребряный электрод;
ПАК - полиакриловая кислота;
ПАМПСК - поли-2-акриламидо-2-метил-1-пропансульфоновая кислота:
ПАНИ - полианилин;
ПССК — полистиролсульфокислота;
ПСА - персульфат аммония;
ПЭДОТ-ПССК - водная дисперсия поли-3,4-этилендиокситиофен/полистирол-сульфонат;
ОСИД - органический светоизлучающий диод;
ОСЭ - органический солнечный элемент;
РЭМ — растровая электронная микроскопия;
тере-ПАСК- поли-4,4?-(2,2’-дисульфокислота)дифенилентерефтал амид ЦВА - циклическая вольтамперометрия;
ЭПР - электронный парамагнитный резонанс;
SY - «Super Yellow» /производное поли-п-фениленвинилена/.

этап синтеза ПАНИ сопровождается ростом числа неспаренных электронов в системе [19]. Таким образом, ПАНИ представляет собой гетерогенную систему с неравномерным распределением аминных и хинониминных блоков [10].
Что касается свойств ПАНИ, полученного в присутствии полимерных кислот, то в отличие от электрополимеризации анилина, где в присутствии даже сильного полиэлектролита в смеси с низкомолекулярной кислотой, оба аниона оказываются включенными в состав пленки ПАНИ [29,82], при химическом синтезе ПАНИ ассоциирование анилина происходит с полиэлектролитом селективно, включая случаи несколькократного избытка неорганической кислоты. Результаты указывают на присутствие только полимерного аниона вблизи ПАНИ и отсутствии низкомолекулярных анионов [35].
Основные преимущества ПАНИ, полученного в присутствии полимерных кислот, по сравнению с ПАНИ, полученным в присутствии низкомолекулярных кислот, являются следствием того, что поликислотный анион включен в состав комплекса с ПАНИ и практически не может быть выведен из него при дедопировании [12]. В результате этого, в дополнение к уже упомянутой водорастворимости, по сравнению с получением ПАНИ в присутствии низкомолекулярных кислот, образующийся в присутствии полиэлектролигов ПАІІИ сохраняет стабильность свойств при повышенной температуре [13,14,96]. Повышенная термическая стабильность ПАНИ, полученного в присутствии полимерных кислот, по предположению авторов [96] объясняется тем, что поликислота, связанная с ПАНИ, препятствует разложению и окислению последнего. Кроме того, в отличие от полимерных кислот, некоторые низкомолекулярные допанты легко удаляются при нагревании, вызывая тем самым изменение свойств I [АНИ.
За счет связывания между макромолекулами ГІАНИ и поликислоты и повышенной локальной концентрации протонов вблизи ПАНИ из-за присутствующей поликислоты [95], которая практически не может быть выведена из состава комплекса [12], обеспечивается сохранение допированного состояния ПАНИ [12,18,19,21,37,95], электроактивности [9] и стабильности дисперсий [20] даже при высоких значениях pH. В то же время, ПАНИ, синтезированный обычной химической полимеризацией в присутствии низкомолекулярных кислот, оказывается электрохимически неактивным при pH > 4 в результате его депротонироваиия.