1。2 聚苯胺热电材料的研究进展

1。2。1 聚苯胺简介

在1984年，Mac Diarmid提出了一种苯式（还原单元）-醌式（氧化单元）结构共存模型，这种模型被科研工作者们普遍认可，这两种结构单元因为不一样的含量，会造成氧化还原的程度化不同而生成不同状态的聚苯胺。文献综述

图1-1 苯环（还原单元）               图1-2 醌环（氧化单元）

聚苯胺是一种在不同的氧化-还原状态下通过对分子链进行掺杂或者脱掺杂来获得导电性的材料，如图1-3所示，可以看到PANI分子链由氧化态和还原态两种结构单元共存而构成。

图1-3 聚苯胺的分子结构式

聚苯胺有不同的氧化还原状态（全氧化态聚苯胺，全还原态聚苯胺以及本征态聚苯胺）所以其掺杂方式也有所不同 [9-11]，其化学性能和电学性能是由苯环上的取代基或掺杂剂离子的性质和水平决定的。本征态聚苯胺可以进行质子酸掺杂；全氧化态聚苯胺可以进行粒子注入还原掺杂；全还原态聚苯胺只能进行碘掺杂和光助剂氧化掺杂。不同氧化还原状态的聚苯胺具备着不同的特性，如：

（1）导电性

导电性是聚苯胺的一个非常重要的性质。苯胺单体通过介质酸掺杂后合成的聚苯胺，其电导率的提升十分明显。在经过简单的酸(或碱)的掺杂后，聚苯胺可以在绝缘体和导体之间相互转变。因此聚苯胺的电学性能是目前此类聚合物的研究重点之一。

（2）电致变色性

电致变色现象是指在外加电场下，材料的光吸收或者光散射特性发生变化的现象，并且这种特性的变化永久存在。不会受到除了电场以外的因素干扰。电致变色现象是聚苯胺一个非常显著的特性：当电位在-0。2至+1。0V之间规律变化时，聚苯胺将发生电致变色的现象，由黄色（-0。2V）变成浅绿色（+0。5V），后呈现墨绿色（+0。8V），最后变成黑色（+1。0V）。

1。2。2 聚苯胺的合成

（1）化学氧化聚合法

化学氧化聚合法是通过使用FeCl3，K2Cr2O7, (NH4)2S2O8等氧化剂使得苯胺单体发生化学氧化聚合，在聚合反应结束之后，对产物进行过滤、洗涤和干燥等工艺之后得到聚苯胺产物，这种制备方法不仅合成步骤简单，而且反应条件能够可控。这种方法制备的聚苯胺具有相对较高的电导率和稳定性[12]。

张可青等[13]采用化学氧化聚合法合成聚苯胺，并研究了介质酸浓度以及种类、反应时间和温度、氧化剂种类、以及苯胺的浓度等因素对所合成的聚苯胺的影响，认为化学氧化聚合法是目前最适合进行工业化制备聚苯胺以及其他导电聚合物的方法。同时初步对于制备聚苯胺的化学氧化聚合法工艺的改进有了基本的方向，比如诱导聚苯胺分子链在聚合的反应过程中定向生长、人为控制聚苯胺的形貌结构（根据最终实际应用的需要而变化）、降低苯胺单体的聚合速率等反应因素从而减少聚合过程中的团聚现象的发生，这一系列工艺的改进有利于制备出具有更高电导率的聚苯胺。

（2）电化学聚合法来:自[优.尔]论,文-网www.youerw.com +QQ752018766-

    电化学聚合法主要是在具有苯胺的电解质溶液中进行，设置好合适的条件，让溶液中的苯胺吸附在阳极上，然后进行氧化聚合反应，最终使得电极的表面吸附了一层聚苯胺[14]。其优点是反应条件温和易控、并且产品纯度高。不过缺点也比较明显，反应结束之后，需要把阳极表面的产物进行转移，此步骤容易破坏聚苯胺的形貌，使之性能发生改变。由于电化学聚合法具有上述缺陷的存在，从而导致此工艺很难适用于聚苯胺大规模化实际生产中。所以，此类方法目前主要应用于实验室研究。