聚吡咯

聚乙炔（PPy）是由吡咯经氧化聚合得到的有机聚合物。 它是一种固体，分子式为 H(C4H2NH)nH。 它是一种本征导电聚合物，用于电子、光学、生物和医学领域。

1919 年，Angeli 和 Pieroni 报道了 PPy 的一些首批实例，他们报道了从吡咯溴化镁中形成吡咯黑。 从那时起，吡咯氧化反应得到了研究并在科学文献中有所报道。

Alan J. Heeger、Alan G. MacDiarmid 和 Hideki Shirakawa 因在聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺和聚乙炔等导电聚合物方面的工作而获得 2000 年诺贝尔化学奖。

可以使用不同的方法来合成 PPy，但最常见的是电化学合成和化学氧化。

吡咯的化学氧化：

n C4H4NH + 2n FeCl3 → (C4H2NH)n + 2n FeCl2 + 2n HCl

该过程被认为是通过形成π-自由基阳离子 C4H4NH+ 发生的。 这种亲电子试剂攻击未氧化的吡咯分子的 C-2 碳，生成二聚阳离子 [(C4H4NH)2]++。 该过程会重复多次。

导电形式的 PPy 是通过聚合物的氧化（p 掺杂）制备的：

(C4H2NH)n + 0.2 X → [(C4H2NH)nX0.2]

聚合和p掺杂也可以电化学方式进行。 将所得导电聚合物从阳极剥离。 循环伏安法和计时库仑法可用于聚吡咯的电化学合成。

PPy 薄膜呈黄色，但在空气中由于某些氧化而变暗。 根据聚合度和薄膜厚度，掺杂薄膜呈蓝色或黑色。 它们是无定形的，仅表现出微弱的衍射。 PPy 被描述为准一维与一维，因为存在一些交联和跳链。 未掺杂和掺杂的薄膜不溶于溶剂但可溶胀。 掺杂使材料变脆。 它们在高达 150°C 的空气中稳定，在该温度下掺杂剂开始演化（例如，作为 HCl）。

PPy 是绝缘体，但其氧化衍生物是良好的电导体。 材料的电导率取决于氧化中使用的条件和试剂。 电导率范围为 2 至 100 S/cm。 较高的电导率与较大的阴离子有关，例如甲苯磺酸盐。 掺杂聚合物需要材料膨胀以容纳电荷补偿阴离子。 与这种充电和放电相关的物理变化已作为人造肌肉的一种形式进行了讨论。 聚吡咯薄膜的表面呈现分形特性，通过它们的离子扩散显示出反常的扩散模式。

PPy 和相关的导电聚合物在电子设备以及化学传感器和电化学应用中有两个主要应用。

PPy 是一种潜在的药物递送载体。 聚合物基质充当蛋白质的容器。

聚乙炔已被研究作为燃料电池的催化剂载体和敏化阴极电催化剂。

与聚苯胺、聚乙二氧噻吩等其他共轭聚合物一起，聚吡咯被研究用作人造肌肉的材料，该技术相对于传统电机驱动元件具有优势。

聚合咯用于涂覆二氧化硅和反相二氧化硅以产生能够进行阴离子交换并表现出疏水相互作用的材料。

聚拢咯被用于多壁碳纳米管的微波制造，这是一种快速生长 CNT 的方法。

涂有一层薄薄的聚吡咯的防水聚氨酯海绵吸收的油是其重量的 20 倍，并且可以重复使用。

湿纺聚吡咯纤维可以制备化学聚合吡咯和DEHS作为掺杂剂。