Polipirol - Polypyrrole

Polipirol
Pirol, elektrokimyasal olarak polimerize edilebilir.

Polipirol ( PPy ), pirolün oksidatif polimerizasyonu ile elde edilen organik bir polimerdir . Bu formüle sahip bir katıdır, H (Cı- 4 , H 2 NH) n- H Bu, içsel olan iletken bir polimer , optik biyolojik elektronik ve tıp alanlarında kullanılan,.

Tarih

PPy'nin ilk örneklerinden bazıları, 1919'da, pirol magnezyum bromürden pirol siyahlarının oluşumunu bildiren Angeli ve Pieroni tarafından bildirildi. O zamandan beri pirol oksidasyon reaksiyonu incelenmiş ve bilimsel literatürde rapor edilmiştir.

Polipirol, politiyofen , polianilin ve poliasetilen dahil olmak üzere iletken polimerler üzerindeki çalışmalar , 2000 yılında Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid ve Hideki Shirakawa'ya Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü .

Sentez

PPy'yi sentezlemek için farklı yöntemler kullanılabilir, ancak en yaygın olanı elektrokimyasal sentez ve kimyasal oksidasyondur.

Pirolün kimyasal oksidasyonu:

n C 4 H 4 NH + 2n FeCl 3 → (C 4 H 2 NH) n + 2n FeCl 2 + 2n HCl

İşlemin, pik katyonu C 4 H 4 NH + oluşumu yoluyla gerçekleştiği düşünülmektedir . Bu elektrofil saldırıları [(Cı-dimerik katyon elde pirol oksitlenmemiş bir molekülün C-2 C- 4 H 4 NH) 2 ] ++ . Süreç kendini defalarca tekrar ediyor.

PPy'nin iletken formları, polimerin oksidasyonu ("p-katkısı") ile hazırlanır:

(Cı- 4 , H 2 NH) , n + 0.2 x → [(Cı- 4 , H 2 NH) n, X, 0.2 ]

Polimerizasyon ve p-katkılama elektrokimyasal olarak da gerçekleştirilebilir. Elde edilen iletken polimer anottan sıyrılır. Polipirolün elektrokimyasal sentezi için siklik voltametri ve kronokülometri yöntemleri kullanılabilir.

Özellikleri

PPy filmleri sarıdır ancak bazı oksidasyon nedeniyle havada koyulaşır. Katkılı filmler, polimerizasyon derecesine ve film kalınlığına bağlı olarak mavi veya siyahtır. Sadece zayıf kırınım gösteren şekilsizdirler. PPy, bir miktar çapraz bağlanma ve zincir atlaması olduğu için tek boyutluya karşı "yarı tek boyutlu" olarak tanımlanır. Katkısız ve katkılı filmler çözücülerde çözünmez ancak şişebilir. Doping, malzemeleri kırılgan hale getirir. Katkı maddesinin gelişmeye başladığı 150 ° C'ye kadar havada stabildirler (örn., HCl olarak).

PPy bir yalıtkandır, ancak oksitlenmiş türevleri iyi elektrik iletkenleridir. Malzemenin iletkenliği, oksidasyonda kullanılan koşullara ve reaktiflere bağlıdır. İletkenlikler 2 ila 100 S / cm arasında değişir. Daha yüksek iletkenlikler, tosilat gibi daha büyük anyonlarla ilişkilidir . Polimerin katkılanması, malzemenin şarjı dengeleyen anyonları barındırmak için şişmesini gerektirir. Bu şarj ve deşarj ile ilişkili fiziksel değişiklikler, bir yapay kas formu olarak tartışılmıştır. Polipirol filmlerin yüzeyi, fraktal özellikler gösterir ve bunlardan iyonik difüzyon, anormal difüzyon modeli gösterir.

Başvurular

PPy ve ilgili iletken polimerler, elektronik cihazlarda ve kimyasal sensörlerde iki ana uygulamaya sahiptir.

Araştırma eğilimleri

PPy, ilaç dağıtımı için potansiyel bir araçtır . Polimer matris, proteinler için bir kap görevi görür.

Polipirol, yakıt pilleri için bir katalizör desteği olarak ve katot elektrokatalizörleri hassaslaştırmak için araştırılmıştır .

Polianilin, poli (etilendioksitiyofen) vb. Gibi diğer konjuge polimerlerle birlikte polipirol, geleneksel motor çalıştırma elemanlarına göre avantajlar sunan bir teknoloji olan "yapay kaslar" için bir malzeme olarak incelenmiştir.

Polipirol, anyon değişimi yapabilen ve hidrofobik etkileşimler sergileyen bir malzeme elde etmek için silika ve ters faz silikayı kaplamak için kullanıldı.

Polipirol, CNT'leri büyütmek için hızlı bir yöntem olan çok duvarlı karbon nanotüplerin mikrodalga üretiminde kullanıldı.

İnce bir polipirol tabakası ile kaplı suya dayanıklı bir poliüretan sünger, ağırlığının 20 katını yağda emer ve tekrar kullanılabilir.

Islak bükülmüş polipirol elyaf, kimyasal polimerizasyon pirolü ve katkı maddesi olarak DEHS hazırlanabilir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Yu, EH; Sundmacher, K. (2007). "Trans IChemE, Bölüm B, Proses Güvenliği ve Çevre Koruma, 2007, 85 (B5): 489–493". Pirolün Elektropolimerizasyonu ile Glikoz Oksidasyonu için Enzim Elektrotları . 85 (5): 489-493. doi : 10.1205 / psep07031 .
  2. ^ a b Vernitskaya, Tat'Yana V .; Efimov, Oleg N. (1997). "Polipirol: iletken bir polimer; sentezi, özellikleri ve uygulamaları". Russ. Chem. Rev . 66 (5): 443–457. Bibcode : 1997RuCRv..66..443V . doi : 10.1070 / rc1997v066n05abeh000261 .
  3. ^ a b Müller, D .; Rambo, CR; DOSRecouvreux; Porto, LM; Barra, GDO (Ocak 2011). "Polipirolün bakteriyel selüloz nanolifler üzerinde kimyasal yerinde polimerizasyonu" . Sentetik Metaller . 161 (1–2): 106–111. doi : 10.1016 / j.synthmet.2010.11.005 .
  4. ^ A. Angeli ve A. Pieroni, Qazz. Chim. Ital. 49 (I), 164 (1919)
  5. ^ MacDiarmid, AG (2001). "Sentetik metaller: Organik polimerler için yeni bir rol (Nobel Dersi)". Angew. Chem. Int. Ed . 40 (14): 2581–2590. doi : 10.1002 / 1521-3773 (20010716) 40:14 <2581 :: aid-anie2581> 3.0.co; 2-2 .
  6. ^ Sabouraud, Guillaume; Sadki, Saïd; Brodie, Nancy (2000). "Pirol elektropolimerizasyonunun mekanizmaları" . Chemical Society Yorumları . 29 (5): 283-293. doi : 10.1039 / a807124a .
  7. ^ Rapi, S .; Bocchi, V .; Gardini, GP (1988-05-01). "Suda kimyasal sentez yoluyla polipirol yapmak" . Sentetik Metaller . 24 (3): 217–221. doi : 10.1016 / 0379-6779 (88) 90259-7 . ISSN   0379-6779 .
  8. ^ Sharifi-Viand, Ahmad (2014). "Polipirol filmin fraktal pürüzlü yüzeyinin belirlenmesi: AFM ve elektrokimyasal analiz". Sentetik Metaller . 191 : 104–112. doi : 10.1016 / j.synthmet.2014.02.021 .
  9. ^ Baughman, Ray H. (2005). "Doğanın Oyununu Yapay Kaslarla Oynamak". Bilim . 308 (5718): 63–65. doi : 10.1126 / science.1099010 . PMID   15802593 . S2CID   180181717 .
  10. ^ Ahmad Sharifi-Viand, Polipirol film Vakum doi'nin kendi kendine afin yüzeyinden difüzyon : 10.1016 / j.vacuum.2014.12.030
  11. ^ Sharifi-Viand, Ahmad (2012). "Polipirol filmde anormal difüzyon ve multifraktal boyutların incelenmesi". Elektroanalitik Kimya Dergisi . 671 : 51–57. doi : 10.1016 / j.jelechem.2012.02.014 .
  12. ^ Janata, Jiri; Josowicz Mira (2003). "İlerleme Makalesi: Polimerlerin elektronik kimyasal sensörlerde yürütülmesi". Doğa Malzemeleri . 2 (1): 19–24. doi : 10.1038 / nmat768 . PMID   12652667 . S2CID   1250380 .
  13. ^ Geetha, S .; Rao, Chepuri RK; Vijayan, M .; Trivedi, DC (2006). "Biyoalgılama ve polipirol ile ilaç verme" "Moleküler Elektronik ve Analitik Kimya". Analytica Chimica Açta . 568 (1–2): 119–125. doi : 10.1016 / j.aca.2005.10.011 . PMID   17761251 .
  14. ^ Unni, Sreekuttan M .; Dhavale, Vishal M .; Pillai, Vijayamohanan K .; Kurungot, Sreekumar (2010). "Polimer Elektrolit Membran Yakıt Hücreleri için, Ön Çökeltme Yöntemi ile Oluşturulan Pt Parçacıklarının Polipirol ile" Cilalanmış "Karbon Üzerinde Dağıtılmasıyla Yüksek Pt Kullanım Elektrotları". Fiziksel Kimya C Dergisi . 114 (34): 14654–14661. doi : 10.1021 / jp104664t .
  15. ^ Olson, Tim S .; Pylypenko, Svitlana; Atanassov, Plamen; Asazawa, Koichiro; Yamada, Koji; Tanaka, Hirohisa (2010). "Anyon Değişim Membranlı Yakıt Hücreleri: Kobalt − Polipirol Elektrokatalizörlerinde Alkali Ortamda Oksijen İndirgeme Reaksiyonunun Çift Bölgeli Mekanizması". Fiziksel Kimya C Dergisi . 114 (11): 5049–5059. doi : 10.1021 / jp910572g .
  16. ^ http://atmsp.whut.edu.cn/resource/pdf/4987.pdf
  17. ^ Ge, Hailin; Wallace, GG (1991-12-27). "Polipirol ile modifiye edilmiş silika üzerinde yüksek performanslı sıvı kromatografisi". Kromatografi A Journal of . 588 (1–2): 25–31. doi : 10.1016 / 0021-9673 (91) 85003-X .
  18. ^ pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2011/CC/C1CC13359D
  19. ^ Kimya ve Mühendislik Haberleri, 26June2013 "Yağlı Sünger Yağı Buluyor" http://cen.acs.org/articles/91/web/2013/06/Greasy-Sponge-Slurps-Oil.html
  20. ^ Foroughi, J .; et al. (2008). "Yaş eğirme ile polipirol liflerinin üretimi". Sentetik Metaller . 158 (3–4): 104–107. doi : 10.1016 / j.synthmet.2007.12.008 .