Полипиррол

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Полипиррол
Пиррол можно полимеризовать электрохимическим способом.[1]

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

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

История[править | править код]

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 | править код]

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

Химическое окисление пиррола:

Считается, что этот процесс происходит за счет образования пиградикального катиона . Этот электрофил атакует углерод C-2 не окисленной молекулы пиррола с образованием димерного катиона . Процесс повторяется много раз. Проводящие формы PPy получают окислением («р-легированием») полимера:

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 | править код]

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 | править код]

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

Тенденции исследований[править | править код]

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 | править код]

Ссылки[править | править код]

  1. ↑ Yu, E.H.; Sundmacher, K. (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. ↑ 1 2 Vernitskaya, Tat'Yana V.; Efimov, Oleg N. (1997). "Polypyrrole: a conducting polymer; its synthesis, properties and applications". Russ. Chem. Rev. 66 (5): 443—457. Bibcode:1997RuCRv..66..443V. doi:10.1070/rc1997v066n05abeh000261.
  3. ↑ 1 2 Müller, D.; Rambo, C.R.; D.O.S.Recouvreux; Porto, L.M.; Barra, G.M.O. (January 2011). "Chemical in situ polymerization of polypyrrole on bacterial cellulose nanofibers". Synthetic Metals (англ.). 161 (1—2): 106—111. doi:10.1016/j.synthmet.2010.11.005. Архивировано 15 октября 2021. Дата обращения: 16 апреля 2021.
  4. ↑ A. Angeli and A. Pieroni, Qazz. Chim. Ital. 49 (I), 164 (1919)
  5. ↑ Sabouraud, Guillaume; Sadki, Saïd; Brodie, Nancy (2000). "The mechanisms of pyrrole electropolymerization". Chemical Society Reviews. 29 (5): 283—293. doi:10.1039/a807124a.
  6. ↑ Rapi, S.; Bocchi, V.; Gardini, G. P. (1988-05-01). "Conducting polypyrrole by chemical synthesis in water". Synthetic Metals (англ.). 24 (3): 217—221. doi:10.1016/0379-6779(88)90259-7. ISSN 0379-6779. Архивировано 3 мая 2013. Дата обращения: 16 апреля 2021.
  7. ↑ Sharifi-Viand, Ahmad (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. ↑ Baughman, Ray H. (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. ↑ Sharifi-Viand, Ahmad (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. ↑ Janata, Jiri; Josowicz, Mira (2003). "Progress Article: Conducting polymers in electronic chemical sensors". Nature Materials. 2 (1): 19—24. doi:10.1038/nmat768. PMID 12652667.
  12. ↑ Geetha, S.; Rao, Chepuri R.K.; Vijayan, M.; Trivedi, D.C. (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. ↑ Unni, Sreekuttan M.; Dhavale, Vishal M.; Pillai, Vijayamohanan K.; Kurungot, Sreekumar (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. ↑ Olson, Tim S.; Pylypenko, Svitlana; Atanassov, Plamen; Asazawa, Koichiro; Yamada, Koji; Tanaka, Hirohisa (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. ↑ Ge, Hailin; Wallace, G.G. (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. ↑ Foroughi, J.; et al. (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://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Полипиррол&oldid=134901844