导电聚合物于l971年问世。Shirakawa和他的同事[1]合成了导电聚乙炔，发现它与有机化合物相比，有相当高的导电性，电导率为103S·cm[1-3]。从此，许多研究人员研究了不同的导电聚合物以及它们的合成法[4]。它们的导电性与金属、无机化合物和有机化合物的导电性作了比较，如图16—1所示。通常来说，因为导电聚合物具有能从整个聚合物链丌共轭体系中脱离的电子，所以它的电子导电性比其他没有共轭体系的高许多。
图16—1 各种有机化合物与典型无机材料的导电性 此外，1979年Das和他的同事采用电聚合反应合成了导电聚吡咯膜[5，6]。图16—2为电聚合反应的示意图，它和金属膜的电镀相似。这个聚合反应以电化学形式发生的，也就是通过施加电势把电子从电极/电解液界面拉到电极上，随之，获得导电聚合物膜，如不溶性的聚合物在电极上产生，如图l6—2所示。
图16-2 电聚合过程的示意图 实际上，根据电子转移情况，所有的电化学反应都可归为氧化或还原反应。同样，也可以对电化学聚合反应进行分类。几乎所有的电聚合物都是通过电氧化合成的。因此，用这种方法得到的膜可能存在着支链或交联缺陷[7～9]。另一方面，用零价镍络合物进行的电还原聚合对单体中卤素原子的位置敏感，使得产生单体间有很好连接的聚合物[10～13]。 迄今为止，已经研究了许多带有导电聚合物膜的装置，在所有成膜过程中，电聚合是制备功能聚合物薄膜的最引人关注的方法之一。直接沉积在各种电极(如金属、半导体)上的电聚合物膜被认为，能用于许多不同装置上，如表l6—1所示。 表16-1 电聚合物的功能和应用
最近，人们发现，用电聚合法也可制造电惰性绝缘聚合物膜[14]。当电聚合溶液含有亲核试剂，如NaOH、NaHC03或者Na2CO3和单体试剂，首先，发生聚合反应，然后，由于由亲核腐蚀反应改变了绝缘状态，膜增长自动停止，因为膜电极和pH值之间有影响，所以它能应用于微pH传感器[l5]，也可应用于含pH值变化酶的生物传感M[l6～18]。 本章主要讨论电聚合膜的功能设计以及它在聚合物电池、带电装置和化学传感器上的应用。关于电聚合其他专题，读者可参考其他的评论[l9]。 |
