摘 要

聚苯胺自从1984年，被美国宾夕法尼亚大学的化学家MacDiarmid 等重新开发以来，以其良好的热稳定性，化学稳定性和电化学可逆性，优良的电磁微波吸收性能，潜在的溶液和熔融加工性能，原料易得，合成方法简便，还有独特的掺杂现象等特性，成为现在研究进展最快的导电高子材料之一。

本论文使用的是固相掺杂的方法来制备PANI。第一步用(NH4)₂S₂O8和盐酸溶液，通过化学氧化法制备ES，第二步利用氨水处理上一步得到的ES得到本征态的聚苯胺EB,最终通过固相掺杂的方法，利用NiCl₂·6H₂O掺杂EB的方式，得到掺杂态的聚苯胺。为了探讨NiCl₂用量对固相掺杂法制备聚苯胺性能的影响，实验中NiCl2·6H2O与EB粉末分别按照摩尔比 0、0.25、0.50 和1.0进行混合，对实验样品通过了FT-IR、XRD光谱、电导率一系列的测试。

红外、XRD光谱测试表明使用固相掺杂法得到的确实是掺杂态的聚苯胺，NiCl₂进入PANI的分子链上，并且不同NiCl₂的掺杂量对聚苯胺的性能有明显影响，当PANI-0.5时掺杂的使用量最大，达到饱和状态。

通过电导率的分析，发现 NiCl₂掺杂PANI在PANI-0.5时达到最大值。当NiCl₂·6H₂O与EB粉末摩尔比达到0.5时电导率是最大值，当其摩尔比超过PANI-0.5时，多余的NiCl₂并不能进入PANI的分子链上，而是游离在溶液中，NiCl₂本身不导电，所以再随着NiCl₂的增加，导电率降低。

关键词:聚苯胺；固相掺杂法 ；再掺杂 ；电导率 ；氯化镍

Synthesis and characterization of NiCl2 doped polyaniline

Abstract

Polyaniline since 1984, by the United States University of Pennsylvania chemist MacDiarmid re developed, because of its high stability at high temperatures, high plasticity, reversible and near perfect electromagnetic microwave absorbing properties in electrochemical reactions ，excellent microwave absorption properties of the electromagnetic potential, solution and melt processability of raw material, the synthetic method is simple, and the unique characteristics of doping phenomenon, has become one of the current research the fastest progress Gao Zi conductive material.

This paper adopts solid phase doped polyaniline prepared. Using ammonium persulfate and HCl solution, preparation of doped polyaniline ES by chemical oxidation method, then ammonia processing polyaniline EB, finally NiCl₂.6H₂O using solid state doping method to prepare doped polyaniline. In order to investigate the effect of NiCl₂ content on properties of polyaniline doped solid phase method in the experiment, six water, nickel chloride and EB powder ratio 0，0.25,0.50 and 1 of the samples were mixed, infrared, XRD, conductivity test.

IR, XRD spectra obtained using solid state doping method is doped polyaniline, molecular chain NiCl2 into PANI, and has an obvious effect on properties of NiCl2 doped polyaniline, when PANI-0.5 doping amount is the largest, reached saturation.

Through the analysis found that NiCl2 doped conductivity, PANI reached the maximum value at PANI-0.5. When NiCl2 6H2O and EB powder molar ratio of 0.5 conductivity reaches the maximum value, the molar ratio of more than 0.5, the molecular chain of excess NiCl2 and PANI can not enter, but free in solution, NiCl2 itself is not conductive, so again with NiCl2 the increase in conductivity decreased.

Keywords: Polyaniline ；Solid-phase ；Doping method re ；Doped conductivity；Nickel chloride

目录

摘 要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

目录 Ⅲ

第一章 绪论 1

1.1聚苯胺的介绍 2

1.1.1 聚苯胺的历史 2

1.1.2 聚苯胺的结构 2

1.2聚苯胺的制备方法 2

1.2.1 化学氧化法 3

1.2.2 固象掺杂法 4

1.2.3 电化学法 4

1.3 固象法聚苯胺的研究现状 4

1.4 本实验研究内容及意义 5

1.4.1 实验研究的内容 5

1.4.2 本研究的意义 5

第二章 聚苯胺再掺杂样品制备及其表征原理 6

2.1 实验 6

2.1.1 实验药品与仪器 6

2.1.2 掺杂态聚苯胺（ES）的制备 6

2.1.3本征聚苯胺（EB）的制备 7

2.1.4聚苯胺的再掺杂制备 7

2.2 表征的原理及其性能 8

2.3.1红外 8

2.3.2 XRD 9

2.3.3 电导率分析 10

第三章 实验样品的表征分析与总结 11

3.1 掺杂态聚苯胺ES 和本征态聚苯胺EB的性能表征 11

3.1.1红外 11

3.1.2 XRD 12

3.1.3 电导率 12

3.2 NiCl₂掺杂聚苯胺的性能表征 13

3.2.1 红外 13

3.2.2 XRD 14

3.2.3 电导率 14

第四章 结论与展望 18

4.1 结论 18

4.2 展望 18

参考文献 17

致谢 19

第一章 绪论

1.1聚苯胺的介绍

1.1.1 聚苯胺的历史

在1826年，Otto Unverdorben作为世界有名的化学家，首次利用热解蒸馏靛蓝操作方式制成了aniline，即苯胺。那个时候产物叫做“Krystallin”，就是结晶的意思，因为它能与硫酸、磷酸形成盐的结晶。之后，在1840年，Fdtzsche从靛蓝中发现了没有颜色的油状物苯胺，将其命名为aniline，这个单词起源于西班牙语的anti（靛蓝），在1856年使用于染料产业，并且Fdtzsche制备得了少量苯胺的低聚物。又过了6年左右的时间，另外一名伟大的化学家HLhetbey发现了另外一个苯胺的特性:会转变为一些固体颗粒状的，在有空气反应的情况下。

但是由于当时对高分子本质缺乏一定的了解，聚苯胺的实际研究差不多拖延了一个世纪。在1984年，世界著名的化学家MacDiarmid提出了Benzene formula（还原单元）-Quinone（氧化单元）结构共存的模型的理念，被当时其它的化学家们广泛接受的。PANI的苯式和醌式结构的比例会发生变化，随着PANI受到的氧化还原程度的不同而变化^[1]。合适的掺杂方法能够让不同状态下的聚苯胺由不导电变成导电的聚苯胺。

从1977年日本的科学家Shirakawa和来自美国的科学家MacDiarmid、Heeger通过发现掺杂聚乙炔（PA）呈现处金属得特性，由此荣获诺贝尔化学奖。到目前为止被我们所发现的导电高分子一下这些物质：PPP、PPY、PTH、PPV和PANI。其中尤其以PANI的使用最广泛，因为它不仅是一种能够导电的高分子结构，而且在物理化学方面的各项数据也很完美^[2]。目前聚苯胺被广泛用于电子产品生产、通讯联络、安全防护等高新技术方面。而且，社会都在提倡绿色生产，保护环境，可持续发展的观念，使得PANI的使用率更加高，因为PANI的无论在生产和使用上对环境的污染都是极少的。