ポリピロール
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合成
ポリピロールはピロールの酸化により精製される。
- n C4H2NH + 2n FeCl3 → (C4H2NH)n + 2n FeCl2 + 2n HCl
この過程は、πラジカルカチオンC4H4NH+の形成を介して生じると考えられている。この求電子剤が酸化されていないピロールの分子のC-2炭素を攻撃し、二量体カチオン[(C4H4NH)2]++を生成する。この過程が何度も繰り返される。
導電性のPPyは高分子の酸化（「pドーピング」）により調製される。
- (C4H2NH)n + 0.2 X → [(C4H2NH)nX0.2]
重合およびpドーピングは、電気化学的にも行うことができる。得られる導電性高分子はアノードからはがされる。サイクリックボルタンメトリーおよびクロノクーロメトリー法は、ポリピロールの電気化学的合成に使用できる[5]。
特性
PPyの膜は黄色であるが、酸化により空気中では暗くなる。ドープされた膜は重合度と膜の厚さにより青または黒になる。アモルファスであり、弱い回折のみを示す。いくらかの架橋結合と連鎖ホッピングがあるため、1次元に対して「準1次元("quasi-unidimensional")」として説明される。ドープされていない膜とドープされた膜は溶媒に不溶であるが膨潤性である。ドーピングにより材料がもろくなる。150℃までの空気中で安定であり、この温度でドーパントが（例えばHClとして）変化し始める[2]。
絶縁体であるが、その酸化誘導体は優れた導電体である。材料の導電率は酸化に使用される条件と試薬に依存する。導電率の範囲は2から100 S/cmである。高い導電率は、トシレートなどの大きな陰イオンと関連する。高分子にドープするには、電荷補償アニオンを収容するために材料が膨潤する必要がある。この充放電にともなう物理的変化は、人工筋肉の一種として議論されてきた[6]。ポリピロール膜の表面はフラクタルの特性を示し、それらを通るイオン拡散は異常な拡散パターンを示す[7][8]。
用途
PPyと関連の導電性高分子には、電子デバイスと化学センサーという2つの主要な用途がある[9]。