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科学网聚苯胺的制备和应用丨国家出版基金项目

文章出处:威尼斯人平台 人气:发表时间:2019-12-19 17:36

聚苯胺是主链由对苯二胺和醌二亚胺两个单元组成的一类长链共轭高分子,尽管其早在19 世纪中期就已经以“苯胺黑”的名称存在并广泛应用于染料工业,但是直到1983 年才被Alan G. MacDiarmid 重新进行科学研究,后经Alan J. Heeger及其团队对其独特的结构解析和性能发现,聚苯胺成为最重要的导电高分子品种之一。


Mac Diarmid 和Heeger 因有关导电聚合物的发现于2000 年获得诺贝尔化学奖。值得一提的是,曹镛先生为导电态聚苯胺的成型加工做出了里程碑式的贡献,他与Heeger 先生合作的成果至今仍在学术界和工业界得到广泛应用。国内王佛松先生领导的中国科学院长春应用化学研究所的团队最早开展聚苯胺研究,不仅实现了导电聚苯胺的水系加工,而且发掘了聚苯胺的导电性和掺杂/反掺杂(氧化/还原)可逆性两个本征性能(图1),并积极推进其在金属防腐、抗静电、蓄电池的电极材料等领域的应用,研究工作持续30 余年而不衰。


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图1 不同氧化态聚苯胺及其相互转变

 

目前国内尚缺少聚苯胺相关专著,国外的专著也较少研讨聚苯胺的应用。随着人们对资源环境的日益关注,开发不含锌、铬等重金属且具有广谱防腐性能的环境友好材料具有重大的战略意义,聚苯胺作为新一代环境友好的金属防腐材料日益受到产业界的关注。另一方面,新能源是未来能源领域可持续发展的关键,以聚苯胺为代表的高性能电极材料有望异军突起。因此编撰一部从聚苯胺的制备到应用的专著十分有必要,可为广大学术界和产业界的同仁提供重要的参考。


《聚苯胺的制备与应用》一书就是基于中国科学院长春应用化学研究所研究团队的研发经历,结合国内外在聚苯胺领域的研究成果,以聚苯胺的合成、结构解析、性能研究、成型加工和应用为主线编写而成的。为引导读者对聚苯胺研究和应用的兴趣,我们对每个章节均进行了系统的总结,并对相关领域的发展趋势进行了展望。


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本书主要内容如下:


第1章聚苯胺的制备,从聚苯胺的发展历史出发,分析了苯胺的化学聚合和电化学聚合的原理和实现条件,突出了苯胺化学氧化聚合方法的重要性。


第2章聚苯胺的结构解析与物化性能,从苯胺齐聚物结构出发得到本征态聚苯胺的结构,进而实现掺杂态聚苯胺的全面结构分析,并重点阐述了聚苯胺的结构与导电性能、氧化还原性能的关系。


第3章聚苯胺的成型加工,从本征态聚苯胺的溶液加工工艺出发,突出了对离子诱导方法对实现掺杂态聚苯胺的溶液和熔融加工,尤其是水分散加工的里程碑价值,阐明聚苯胺是一类可加工的高分子材料。


第4章聚苯胺在新能源材料领域的应用,从聚苯胺具有独特的掺杂/反掺杂可逆性出发,阐述了聚苯胺的导电性与电化学活性在很宽的范围内可调的性能特征,进而指明聚苯胺作为电极材料在锂离子电池、锂空气电池、锂硫电池、超级电容器领域的应用可能性。


第5章聚苯胺在金属防腐领域的应用,从聚苯胺的基本结构和可逆氧化还原性能出发,讨论了本征态和掺杂态聚苯胺对不同金属的广谱防腐行为和机理,阐明聚苯胺具有作为新一代不含重金属的环保防腐材料的巨大潜力。


第6章聚苯胺在传感器领域的应用,基于聚苯胺结构与其电学、光学性质与所处环境相关的特点,重点介绍了聚苯胺作为光学、化学和生物传感器等诸多新颖传感器的敏感材料的研究成果, 阐明聚苯胺有可能成为一种前景广阔的传感器材料。


第7章基于导电聚苯胺的电磁屏蔽材料,从聚苯胺的导电性特征出发,指出聚苯胺是一类新颖的轻质电损耗材料,在电磁屏蔽材料领域具有重要应用前景,同时基于其电导率可逆变化的特征,可制成智能屏蔽材料。


全书由王献红研究员负责整理成稿,该书一方面对高品质聚苯胺的高效化学合成、结构解析、溶液加工进行了重点介绍,另一方面阐述了聚苯胺在金属防腐、新能源、传感器、电磁屏蔽等领域的应用,指出聚苯胺的导电性和可逆的掺杂/反掺杂(氧化还原)性能是理解聚苯胺众多应用的理论基础。


作者简介

   王献红


此文关键字:聚苯胺的制备和应用丨国家出版基金项目

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