Перейти к содержанию

Полипиррол

Добавить ссылки
Материал из Мегавики — свободной энциклопедии
Данная страница не проверялась участниками с соответствующими правами.
Полипиррол
Пиррол можно полимеризовать электрохимическим способом.[1]

Полипиррол (PPy) — это органический полимер, полученный окислительной полимеризацией пиррола. Это твердое вещество с формулой H(CA4HA2NH)nH

Это собственно проводящий полимер, используемый в электронике, оптике, биологии и медицине.[2][3]

История[править]

Некоторые из первых примеров PPy были описаны в 1919 году Анджели и Пьерони, которые сообщили об образовании пиррольных сажей из пиррол-бромистого магния.[4] С тех пор реакция окисления пиррола изучается и публикуется в научной литературе. Работа над проводящими полимерами, включая полипиррол, политиофен, полианилин и полиацетилен, была удостоена Нобелевской премии по химии в 2000 году Алану Хигеру, Алану Мак-Диармиду и Хидэки Сиракава.

Синтез[править]

Для синтеза PPy можно использовать разные методы, но наиболее распространенными являются электрохимический синтез и химическое окисление.[5][3][6]

Химическое окисление пиррола:

nCA4HA4NH+2nFeClA3⟶(CA4HA2NH)n+2nFeClA2+2nHCl Считается, что этот процесс происходит за счет образования пиградикального катиона CA4HA4NHA+. Этот электрофил атакует углерод C-2 не окисленной молекулы пиррола с образованием димерного катиона [(CA4HA4NH)A2]A++. Процесс повторяется много раз. Проводящие формы PPy получают окислением («р-легированием») полимера:

(CA4HA2NH)n+0,A2X⟶[(CA4HA2NH)nXA0,2] Полимеризация и p-легирование также могут быть выполнены электрохимическим способом. Полученный проводящий полимер отслаивается от анода. Методы циклической вольтамперометрии и хронокулометрии могут быть использованы для электрохимического синтеза полипиррола. [7]

Свойства[править]

Пленки PPy желтые, но темнеют на воздухе из-за некоторого окисления. Легированные пленки имеют синий или черный цвет в зависимости от степени полимеризации и толщины пленки. Они аморфные, дифракционные слабые. PPy описывается как «квазиодномерный» по сравнению с одномерным, поскольку имеет место некоторая сшивка и перескок цепи. Нелегированные и легированные пленки не растворяются в растворителях, но набухают. Легирование делает материалы хрупкими. Они стабильны на воздухе до 150 ° C, при которой примесь начинает выделяться (например, в виде HCl).[2]

PPy — изолятор, но его окисленные производные являются хорошими электрическими проводниками. Электропроводность материала зависит от условий и реагентов, используемых при окислении. Диапазон проводимости от 2 до 100 См / см. Более высокая проводимость связана с более крупными анионами, такими как тозилат . Легирование полимера требует, чтобы материал набухал для размещения компенсирующих заряд анионов. Физические изменения, связанные с этой зарядкой и разрядкой, обсуждались как форма искусственной мускулатуры.[8] Поверхность полипиррольных пленок проявляет фрактальные свойства, и ионная диффузия через них демонстрирует аномальную картину диффузии.[9][10]

Приложения[править]

PPy и родственные ему проводящие полимеры имеют два основных применения в электронных устройствах и в химических сенсорах.[11]

Тенденции исследований[править]

PPy является потенциальным средством доставки лекарств. Полимерная матрица служит контейнером для белков.[12]

Полипиррол был исследован в качестве носителя катализатора для топливных элементов[13] и для сенсибилизации катодных электрокатализаторов.[14]

Вместе с другими сопряженными полимерами, такими как полианилин, поли (этилендиокситиофен) и т. д., Полипиррол был изучен в качестве материала для «искусственных мышц», технологии, которая предлагает преимущества по сравнению с традиционными моторными исполнительными элементами.[15]

Полипиррол использовали для покрытия диоксида кремния и диоксида кремния с обращенной фазой, чтобы получить материал, способный к анионному обмену и проявляющий гидрофобные взаимодействия.[16]

Полипиррол был использован в микроволновом производстве многослойных углеродных нанотрубок, быстром методе выращивания УНТ.[17]

Водостойкая полиуретановая губка, покрытая тонким слоем полипиррола, впитывает масло в 20 раз больше своего веса и может использоваться повторно.[18]

Полипиррольное волокно, полученное мокрым формованием, может быть получено путем химической полимеризации пиррола и DEHS в качестве присадки.[19]

См. также[править]

Ссылки[править]

  1. ↑ (2007) «Trans IChemE, Part B, Process Safety and Environmental Protection, 2007, 85(B5): 489–493». Enzyme Electrodes for Glucose Oxidation by Electropolymerization of Pyrrole 85 (5): 489–493. doi:10.1205/psep07031.
  2. ↑ 2,0 2,1 (1997) «Polypyrrole: a conducting polymer; its synthesis, properties and applications». Russ. Chem. Rev. 66 (5): 443–457. doi:10.1070/rc1997v066n05abeh000261. Bibcode: 1997RuCRv..66..443V.
  3. ↑ 3,0 3,1 Müller, D. (January 2011). «Chemical in situ polymerization of polypyrrole on bacterial cellulose nanofibers» (en). Synthetic Metals 161 (1—2): 106–111. doi:10.1016/j.synthmet.2010.11.005.
  4. ↑ A. Angeli and A. Pieroni, Qazz. Chim. Ital. 49 (I), 164 (1919)
  5. ↑ Sabouraud, Guillaume (2000). «The mechanisms of pyrrole electropolymerization». Chemical Society Reviews 29 (5): 283–293. doi:10.1039/a807124a.
  6. ↑ Rapi, S. (1988-05-01). «Conducting polypyrrole by chemical synthesis in water» (en). Synthetic Metals 24 (3): 217–221. doi:10.1016/0379-6779(88)90259-7. ISSN 0379-6779.
  7. ↑ (2014) «Determination of fractal rough surface of polypyrrole film: AFM and electrochemical analysis». Synthetic Metals 191: 104–112. doi:10.1016/j.synthmet.2014.02.021.
  8. ↑ (2005) «Playing Nature's Game with Artificial Muscles». Science 308 (5718): 63–65. doi:10.1126/science.1099010. PMID 15802593.
  9. ↑ Ahmad Sharifi-Viand, Diffusion through the self-affine surface of polypyrrole film Архивная копия от 24 сентября 2015 на Wayback Machine Vacuum doi:10.1016/j.vacuum.2014.12.030
  10. ↑ (2012) «Investigation of anomalous diffusion and multifractal dimensions in polypyrrole film». Journal of Electroanalytical Chemistry 671: 51–57. doi:10.1016/j.jelechem.2012.02.014.
  11. ↑ (2003) «Progress Article: Conducting polymers in electronic chemical sensors». Nature Materials 2 (1): 19–24. doi:10.1038/nmat768. PMID 12652667.
  12. ↑ (2006) «Biosensing and drug delivery by polypyrrole" "Molecular Electronics and Analytical Chemistry». Analytica Chimica Acta 568 (1–2): 119–125. doi:10.1016/j.aca.2005.10.011. PMID 17761251.
  13. ↑ (2010) «High Pt Utilization Electrodes for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells by Dispersing Pt Particles Formed by a Preprecipitation Method on Carbon "Polished" with Polypyrrole». The Journal of Physical Chemistry C 114 (34): 14654–14661. doi:10.1021/jp104664t.
  14. ↑ (2010) «Anion-Exchange Membrane Fuel Cells: Dual-Site Mechanism of Oxygen Reduction Reaction in Alkaline Media on Cobalt−Polypyrrole Electrocatalysts». The Journal of Physical Chemistry C 114 (11): 5049–5059. doi:10.1021/jp910572g.
  15. ↑ Архивированная копия. Дата обращения: 16 апреля 2021. Архивировано из оригинала 7 августа 2015 года.
  16. ↑ (1991-12-27) «High-performance liquid chromatography on polypyrrole-modified silica». Journal of Chromatography A 588 (1–2): 25–31. doi:10.1016/0021-9673(91)85003-X.
  17. ↑ pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2011/CC/C1CC13359D
  18. ↑ Chemical and Engineering News, 26June2013 «Greasy Sponge Slurps Up Oil» http://cen.acs.org/articles/91/web/2013/06/Greasy-Sponge-Slurps-Oil.html Архивная копия от 5 июля 2013 на Wayback Machine
  19. ↑ (2008) «Production of polypyrrole fibres by wet spinning». Synthetic Metals 158 (3–4): 104–107. doi:10.1016/j.synthmet.2007.12.008.
Источник — https://megawiki.ru/wiki/Полипиррол