Хемічний синтез наноструктурованого поліаніліну та його застосування

Проведено короткий огляд хемічних синтезів наноструктуроваго поліаніліну (ПАн): м’який і жорсткий темплейтні синтези, синтез колоїдних дисперсій, синтез шляхом самоорганізації. Показано можливості застосування наноструктурованого ПАн. Ключові слова: поліанілін, темплейтний хемічний синтез, диспер...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2008
Hauptverfasser:	Ковальчук, Є., Яцишин, М., Думанчук, Н.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Західний науковий центр НАН України і МОН України 2008
Schriftenreihe:	Праці наукового товариства ім. Шевченка
Schlagworte:	Хемія
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/74100
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Хемічний синтез наноструктурованого поліаніліну та його застосування / Є. Ковальчук, М. Яцишин, Н. Думанчик // Праці Наукового товариства ім. Шевченка. — Л., 2008. — Т. XXI: Хемія і біохемія. — С. 108–122. — Бібліогр.: 83 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-74100
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-741002015-01-19T03:01:53Z Хемічний синтез наноструктурованого поліаніліну та його застосування Ковальчук, Є. Яцишин, М. Думанчук, Н. Хемія Проведено короткий огляд хемічних синтезів наноструктуроваго поліаніліну (ПАн): м’який і жорсткий темплейтні синтези, синтез колоїдних дисперсій, синтез шляхом самоорганізації. Показано можливості застосування наноструктурованого ПАн. Ключові слова: поліанілін, темплейтний хемічний синтез, дисперсії, застосування. The short review on the chemical synthesis of nanostructurized polyaniline (PAn) is carried out. The template chemical synthesis, synthesis of colloidal dispersion and self-assembling of polyaniline has been referred. The possible applications of nanostructurized PАn were shown. Key words: polyaniline, template chemical synthesis, nanostructure particles, application. 2008 Article Хемічний синтез наноструктурованого поліаніліну та його застосування / Є. Ковальчук, М. Яцишин, Н. Думанчик // Праці Наукового товариства ім. Шевченка. — Л., 2008. — Т. XXI: Хемія і біохемія. — С. 108–122. — Бібліогр.: 83 назв. — укр. 1563-3569 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/74100 541 (64+127) uk Праці наукового товариства ім. Шевченка Західний науковий центр НАН України і МОН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Хемія Хемія
spellingShingle	Хемія Хемія Ковальчук, Є. Яцишин, М. Думанчук, Н. Хемічний синтез наноструктурованого поліаніліну та його застосування Праці наукового товариства ім. Шевченка
description	Проведено короткий огляд хемічних синтезів наноструктуроваго поліаніліну (ПАн): м’який і жорсткий темплейтні синтези, синтез колоїдних дисперсій, синтез шляхом самоорганізації. Показано можливості застосування наноструктурованого ПАн. Ключові слова: поліанілін, темплейтний хемічний синтез, дисперсії, застосування.
format	Article
author	Ковальчук, Є. Яцишин, М. Думанчук, Н.
author_facet	Ковальчук, Є. Яцишин, М. Думанчук, Н.
author_sort	Ковальчук, Є.
title	Хемічний синтез наноструктурованого поліаніліну та його застосування
title_short	Хемічний синтез наноструктурованого поліаніліну та його застосування
title_full	Хемічний синтез наноструктурованого поліаніліну та його застосування
title_fullStr	Хемічний синтез наноструктурованого поліаніліну та його застосування
title_full_unstemmed	Хемічний синтез наноструктурованого поліаніліну та його застосування
title_sort	хемічний синтез наноструктурованого поліаніліну та його застосування
publisher	Західний науковий центр НАН України і МОН України
publishDate	2008
topic_facet	Хемія
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/74100
citation_txt	Хемічний синтез наноструктурованого поліаніліну та його застосування / Є. Ковальчук, М. Яцишин, Н. Думанчик // Праці Наукового товариства ім. Шевченка. — Л., 2008. — Т. XXI: Хемія і біохемія. — С. 108–122. — Бібліогр.: 83 назв. — укр.
series	Праці наукового товариства ім. Шевченка
work_keys_str_mv	AT kovalʹčukê hemíčnijsinteznanostrukturovanogopolíanílínutajogozastosuvannâ AT âcišinm hemíčnijsinteznanostrukturovanogopolíanílínutajogozastosuvannâ AT dumančukn hemíčnijsinteznanostrukturovanogopolíanílínutajogozastosuvannâ
first_indexed	2025-07-05T22:34:46Z
last_indexed	2025-07-05T22:34:46Z
_version_	1836848132692901888
fulltext	Праці НТШ Хем. Біохем. 2008. Т. 21. C. 108–122 Proc. Sevchenko Sci. Soc. Chem. Biochem. 2008. Vol. 21. P. 108–122 УДК 541 (64+127) Євген КОВАЛЬЧУК, Михайло ЯЦИШИН, Наталія ДУМАНЧУК ХЕМІЧНИЙ СИНТЕЗ НАНОСТРУКТУРОВАНОГО ПОЛІАНІЛІНУ ТА ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ Львівський національний університет імені Івана Франка вул. Кирила і Мефодія, 6, 79005 Львів, Україна, е-mail: kovalch@franko.lviv.ua Проведено короткий огляд хемічних синтезів наноструктуроваго поліаніліну (ПАн): м’який і жорсткий темплейтні синтези, синтез колоїдних дисперсій, синтез шля- хом самоорганізації. Показано можливості застосування наноструктурованого ПАн. Ключові слова: поліанілін, темплейтний хемічний синтез, дисперсії, застосування. Доступність вихідних речовин, простота синтезу, широка можливість вибору умов для синтезу різноманітних структур ПАн, великий спектр унікальних власти- востей і висока стабільність кінцевого продукту – поліаніліну зумовили колосаль- ний науковий та технологічний інтерес до цієї речовини. Останніми роками набули актуальності дослідження наноструктурованих електропровідних полімерів (ЕПП), які призводять до принципового поліпшення роботи різних елементів електронних приладів. Однак ця проблема вимагає роз- робки надійних методик синтезу: хемічного та електрохемічного. Наноструктури ПАн різної природи особливо провідні нанотрубки, наносітки і нанонитки, їхні композити з нанорозмірними частинками сьогодні набувають важ- ливого значення, тому, що їх можна застосовувати як матеріали, елементи для ви- готовлення мінітранзисторів [1, 2], сенсорів [3, 4], мікроприводів (штучних м’язів) [5], джерел струму [6], суперконденсаторів [7, 8], антикорозійних покрить [9]. 1. Темплейтний синтез поліаніліну Як відомо, наноструктуровані полімерні тіла існують у вигляді одновимірних нанониток, нановолокон, наносіток, стержнів, капсул, нанотрубок, плівок тощо. Зміною умов хемічного синтезу можна регулювати розміри частинок і їхню фор- му. Зазвичай контрольований синтез наноструктурованих полімерів проводять в присутності темплейтів (матриць, шаблонів) [10]. Нанонитка, зокрема, ЕПП це ‘‘гнучка’’, органічна модель для вивчення однови- мірних систем у нанометровому масштабі, а також є багатообіцяючим активним компонентом для нанорозмірних молекулярних електронних приладів. ХЕМІЧНИЙ СИНТЕЗ НАНОСТРУКТУРОВАНОГО ПОЛІАНІЛІНУ ТА ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ 109 Для проведення темплейтного синтезу (ТС) використовують основу – темп- лейт, який має мікро- чи нанопори, наприклад, спеціально приготований оксид алюмінію, пористе скло, нанотрубки карбону, мембрани, полімерні гелі, міцелярні розчини ПАР, різні емульсії. Залежно від природи шаблона ТС поділяють на м’я- кий і жорсткий. 1.1. М’який-темплейтний синтез М’який темплейтний синтез (МТС) реалізують шляхом використання повер- хонь твердих речовин, наприклад, мікро- чи нанорозмірних твердих частинок у числі й кристалів чи частинок полімерів (волокон, ниток), макромолекул, міцел ПАР, краплин різних емульсій (типу вода-масло (олеофаза) чи масло-вода), геле- вих структур, латексів, а також розчинів речовин здатних до утворення водневих зв’язків між собою та молекулою ПАн, яке росте. МТС мікро- і нанотрубок ПАн проводили в полікарбонатних мембранах з роз- міром пор (від 20 до 1000 нм) окисненням Ан NaVO3 та (NH4)2S2O8 [11] та міцелах [12]. У водних розчинах неорганічних кислот (HCl, H2SO4, HBF4, і H3PO4) як легую- чих речовин та в присутності ПАР (NaДДБС та гексадецилтриметиламоній бромі- ду), отримали наноструктури ПАн (нанотрубки або нанодротики) з середнім діа- метром 150–340 нм і питомою електропровідністю (ПЕП) 10–1–100 См/см. За зна- ченням ПЕП зразків ПАн їх можна розташувати в ряд ПАн–HCl > ПАн–H2SO4 > ПАн–HBF4 > ПАн–H3PO4. З’ясовано, що морфологія, розмір, і електричні власти- вості результуючих наноструктур залежать від будови легуючої речовини й умов реакції. Всі ці структури ПАн виявили добрі гідрофільні властивості, контактні ку- ти становили близько 27–40°, залежно від легуючої речовини. Показано, що струк- тура ПАн відповідає емеральдиновій солі. Mіцели, які формуються аніліновими катіонами, слугують шаблоном в утворенні наноструктур ПАн. Хемічне окиснення Ан у водних розчинах насичених карбонових кислот (НКК), а семе оцтової, гексанової, лауринової та стеаринової, при співвідношенні НКК/АН, який дорівнює 0,05 та 1 призводило до утворення мікро- та нанониток ПАн легованого НКК [13]. Розчини НКК відігравали роль м’яких темплейтів. По- казано, що кількість −CH2− груп алкільного ланцюга впливає на кристалічність, ді- аметр і ПЕП волокон ПАн. Використовуючи певну кислоту, можна регулювати товщину, ЕП та кристалічність зразків ПАн [13]. У процесі емульсійної полімеризації у водно-етанольних розчинах отримували ПАн легований додецилбензенсульфоновою кислотою (ДДБСК) та (Li, Na, K)-со- лями співполі(стиролакрилатів) [14]. Останнім часом вийшла праця [15], в якій описано синтез ПАн в мініемульсії (розмір частинок 2–5 μм) стабілізованій суміш- шю Натрій додецилсульфату (NaДДС) і цетилового спирту. Отриманий продукт підтвердив існуюче правило про суттєву відмінність властивостей нанорозмірних частинок від великорозмірних. ПАн одержаний в мініемульсії, виявив вищу ЕП і кристалічність порівняно з ПАн, який отримали в емульсії. Синтез дисперсного порошкоподібного ПАн в оберненій мікроемульсії типу вода-в-маслі (вода-в-геп- тані) при співвідношеннях W0=[Н2О]/[Na-біс(2-етилгексил)-сульфосукцинат] (АОТ – торгова назва Аерозоль ОТ – іоногенна ПАР), які дорівнюють 13.9, 27.8, 55.5 і 111.1 в 1 М розчині HCl, описаний в [16]. Простежено специфічний вплив вмісту води (W0) на ПЕП зразків ПАн. Збільшення вмісту води до W0=10 сприяє під- 110 ЄВГЕН КОВАЛЬЧУК, МИХАЙЛО ЯЦИШИН, НАТАЛІЯ ДУМАНЧУК вищенню ЕП від 0 до 2,0 μСм/см. В інтервалі W0=10<60 провідність залишалась незмінною, а при W0=60 простежувалось різке зростання провідності до 65 μСм/см. Одержані зразки ПАн мають високий ступінь кристалічності та різну морфологією частинок. Залежно від вмісту води у краплинах емульсії утворюються індивідуаль- ні дисперсні наночастинки з d=10∼20 нм (W0=13.9), агреговані наночастинки з d=30∼40 нм (W0=27.8), ламелярні частинки з d=200∼300 нм (W0=55.5) і дендриди з d=40 нм (W0=111.1). Форма частинок очевидно зумовлена вмістом Ан у мікро- емульсії. Подібно отримували сферичні нанокомпозитні частинки (40–50 нм) NiZnFe2O4/ПАн, де стабілізатором оберненої емульсії була неіоногенна ПАР – Triton X-100. Такі композити володіють добрими електричними та магнітними властивостями [17]. Синтез феромагнітних ПАн/LiNi0.5La0.02Fe1.98O4 нанокомпозитів проводили у 0,1 М водному розчині НCl за відсутності емульгаторів [18]. Для одержання колоїдного ПАн використали реакційноздатні співполімерні поліелектроліти аніонного полі(натрій-стиролсульфонат−полі-N-фенілмалеімід) (П(НСС−ПФМІ)) та катіонного полі(2-(диметиламіно)етил метакрилат-4-аміности- рол (П(ДМАЕМА−АС) типу стабілізатори. [19]. До розчину стабілізатора додавали розчини (NH4)2S2O8, KJO3 чи Н2О2/Fe3+ перемішували протягом 60 хв і додавали Ан. При використанні стабілізатора П(ДМАЕМА−АС) отримували частинки трьох різних розмірів від 70±20, 120±40, 150±60 нм залежно від природи окисника, а П(НСС−ПФМІ) – 460±180 нм тільки при використанні як ініціатора KJO3. В пер- шому випадку отримані частинки мали форму рисового зерна в другому при вико- ристанні окисника Н2О2/Fe3+ – сферичну форму. Отримані зразки характеризува- лись низькою ЕП 10–3 – 10–6 См/см. Шляхом одностадійної емульсійної полімеризації Ан у водно-органічному (то- луол розміром частинок 50–500 нм [20]. Показано, що оптимальним є молярне співвідношення ДДБСК/Ан 1.5/1. Отриманий композит володіє вищою розчинніс- тю і ліпшими електричними властивостями. Вміст твердого ПАн/ДДБСК становив 8 % (ваг) у толуолі. Плівку з ПАн/ДДБСК отримали на скляному або пластмасово- му субстраті методом поливу. Розчин ПАн можна також легко змішати з розчина- ми інших полімерів. Плівки товщиною 500 нм нанесені з суміші такого композиту з поліуретаном і полістиролом в толуолі показали ліпші електричні характеристи- ки (аж до 5 См/cм), хороший коефіцієнт пропускання (аж до 70%) і одноріднішу морфологію поверхні Такі композити були ліпшими за ПАн, який приготували звичайним методом полімеризації у водному середовищі. Часткова дисперсність ПАн/ДДБСК частинок з розмірами 50–400 нм простежувалась в органічних роз- чинниках, як наприклад, толуол і ксилол, а кристалічну природу цих зраз- ків−порошків підтвердили ХПД методом. Зважаючи на чудові оптоелектричні властивості таких матеріалів, одержаних за цією методикою, їх можна розглядати для використання в різних технологічних застосуваннях, наприклад, електромагнітні захисні екрани й антистатичні покриття. Еліпсоїдної форми частинки ПАн діаметром 50 нм і довжиною 400 нм отримані полімеризацією Ан в оберненій емульсії 4 М HCl 0,1 М цетилтриметиламоній бро- мід (СТМАБ)/гексанол/вода [21]. Зміною умов проведення реакції можна одержу- вати частинки різної морфології. Електропровідні поліанілінові нанонитки отримували полімеризацією з вико- ристанням „затравки”. Для цього невелику кількість ПАн (20 мг) у вигляді еме- ХЕМІЧНИЙ СИНТЕЗ НАНОСТРУКТУРОВАНОГО ПОЛІАНІЛІНУ ТА ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ 111 ральдинової солі розчиняли в 20 мл диметилсульфоксиді (ДМСО), вводили в вод- ний розчин HCl, куди миттєво доливали розчин Ан в HCl [22]. Темплейтний синтез мікроволокон ПАн діаметром 250 нм реалізований на мік- роволокнах H4SiW12O40/поліакриламіду хемічним окисненням аніліну АмПОДС у воді. [23]. В результаті утворюється легований H4SiW12O40 поліанілін. МТС отри- мували лейкоемеральдинову форму ПАн у вигляді нанониток в розчинах 0,1, 1 і 3 М оцтової кислоти (ОК) [24]. Діаметр нанониток залежить від концентрації ОК і перебуває в межах від 20 до 50 нм. Інший метод – cинтез на макромолекулах (високомолекулярних сполуках) при- родного, штучного та синтетичного походження, латексних частинках [25] на та в міцелах [26–28]. Наочним прикладом МТС є синтез ПАн-полі(натрій-4-стиролсульфонату) хе- мічним окисненням Ан АмПОДС у водному розчині HCl [29]. Роль полістирол- сульфонату така: оскільки він практично нaнореактор то контролює утворення провідної чи непровідної форми полімеру. Використання поліелектроліту для син- тезу ПАн сприяє підвищенню розчинності, нерозчинного у водних розчинах, ПАн [30]. Оригінальний метод синтезу пустотілих субмікронного розміру частинок ПАн запропонували автори [31]. На сферичних 100 нм частинках латексу полістиролу шляхом окиснення Ан NaАПОДС чи АмПОДС у водному розчині НCl синтезува- ли 50 нм товщини шар ПАн. Отриманий ПАн переводили в емеральдинову основу. Полістирольні частинки пізніше розчиняли в тетрагідрофурані й отримували пус- тотілі сферичної форми частинки ПАн. До поверхні таких частинок, заміщенням атома водню біля амінного атома азоту, прививали карбоксильні групи обробкою двоосновними карбоновими кислотами (малоновою, сукцинатною та пімеліно- вою). На сферичних латексних частинках ПБМА (100 і 300 нм), отриманих емуль- сійною полімеризацією, одержували сферичні ПАн/ПБМА композити окиснюваль- ною конденсацією Ан у водно-полі(N-вінілпірролідіноновій) емульсії HCl [25]. Товщина шару ПАн – 45 нм. Електропровідний ПАн можна отримувати хемічною полімеризацією на білко- вих молекулах [32]. Хемічним окисненням Ан в присутності ензиму (пероксидази хріну) у водних розчинах полі(натрій-4-стиролсульфонату) отримали водорозчинний ЕП комплекс − ПАн/полі(натрій-4-стиролсульфонат) (ПNaСС) у виді волокон [33]. Цей комплекс − паралельно орієнтовані полімерні ланцюги ПАн повздовж макромолекул ПNaСС. Така орієнтація ПАн зумовлена електростатичною взаємодією. Окисненням Ан пероксидазою сої отримали електропровідний ПАн [34]. Влас- тивості (ПЕП, кристалічність, спектральні характеристики та термічна стійкість) такого полімеру подібні до властивостей хемічно синтезованого ПАн. При окисненні Ан пероксидом бензоїлу інкапсульованим в β-циклодекстрин у водно-етенольному розчині в присутності β-циклодекстрину одержано комплекс включення β-циклодекстрин/ПАн [35]. Молекули води як компонент реакційного середовища і домішка до органічного середовища, а також молекули спиртів, зокрема, метанолу та органічні кислоти і сульфокислоти можуть утворювати асо- ціати з полімерними молекулами ПАн через атом азоту полімерної макромолекули й атом водню розчинника (кислоти), утворюючи водневі зв’язки [36–38, 13]. 112 ЄВГЕН КОВАЛЬЧУК, МИХАЙЛО ЯЦИШИН, НАТАЛІЯ ДУМАНЧУК Нанонитки ПАн/лимонна кислота (ЛК) синтезували хемічним окисненням Ан у середовищі ЛК та N-цетил-1-N,N,N-триметиламоній броміду [39]. Одержана сіль частково кристалічна. Спіралевидний ПАн/біомолекулярний комплекс приготували шляхом розчи- нення ПАн (ЕО) у NМП-вода (1:10) cуміші та додаванням водного розчину біомо- лекули (D-(+)-глюкоза, D-(+)-галактоза, D-(+)-триптофан, L-(+)-триптофан, D-(−)- аланін і L-(+)-аланін) [40]. Формування спіралі полімеру зумовлене виникненням водневого зв’язку між імінним або амінним атомом азоту ПАн і гідроксильними групами біомолекул. Зв’язування макромолекул ПАн із молекулами розчинника за рахунок водневих зв’язків сприяє утворенню стійких коагуляційних структур поліанілінових диспер- сій у воді [41]. Наявність води у цільовому продукті суттєво впливає на характер електронних спектрів плівок ПАн [42]. Дендрити та сітки ПАн розміром 80–150 нм одержували шляхом окиснення аніліну АмПОДС у водних розчинах саліцилової кислоти [43]. Висушений ден- дритний ПАн диспергували в розчині етанол/вода (7/3), додавали тетраетоксісилан і перемішували 24 год. Одержаний осад був композитом ПАн/SiO2, який виявив у тричі вищу ЕП за аналогічно синтезований зразок ПАн. Цей метод назвли золь-ге- левий спосіб приготування композитів у тім числі і з поліанілінових дисперсій. Та- ким способом одержані композити ПАн з TiO2, Fe3O4 та Ag. На нанонитках активованої целюлози довжиною 2 мм і діаметром 20 нм у му- рашиній кислоті отримували целюлоза/ПАн композити. Поверхня целюлози рівно- мірно покрита оболонкою ЕПП [44]. Вимірювання ПЕП, фотолюмінесценції і ме- ханічних властивостей показують, що синергічний ефект таких нанокомпозитів є комбінацією електронних характеристик спряжених полімерів з механічними ха- рактеристиками целюлозної основи. Полімеризацію Ан окисненням АмПОДС проводили у водному HCl середови- щі, що містить амфіфільні міцели триблокспівполімеру полі(ε-капролактон)-полі- (етиленоксид)-полі(ε-капролактон) (ПКЛ-ПEO-ПКЛ) із різною молекулярною ма- сою ПЕО (10000, 4000 та 1000). Розмір міцел виявив значний вплив на морфологію наночастинок поліаніліну. ПАн синтезований в ПКЛ-ПEO(10000)-ПКЛ і ПКЛ- ПEO(4000)ПКЛ міцелах мав звичайну сферичну будову, а в ПКЛ-ПEO(1000)ПКЛ - порожнисту сферичну будову. Це свідчить про те, що частинки ПАн утворювались на міцелах. Розмір частинок ПАн залежить від розміру міцел, який визначає моле- кулярна маса ПЕО. За розміром міцел, а відповідно і розміром частнок ПАн три- блокспівполімери можна розташувати в ряд ПEO(10000)-ПКЛ < ПКЛ-ПEO(4000)- ПКЛ < ПКЛ-ПEO(1000)ПКЛ. Регулюванням форми міцел можна досягати певної форми частинок ЕПП. На поверхні 0,6–1,3 мкм ромбічних кристалів Cu2O при співвідношенні Cu2O/ПАн = 2/1 у водному розчині Н3РО4 у присутності емульгатора NaДДБС, піс- ля УЗ перемішування, окисненням АмПОДС отримували ЕП поліанілінові октаед- ричні структури [45]. У [46] запропоновано метод одержання субмікронних волокон ПАн на наночас- тинках ZnO (ПАн/нано-ZnO композит) у емульсії толуен/вода. Частинки оксиду додавали до емульсії толуен/Н2О приготовленої зливанням розчину ПОДСА в су- міші оцтова кислота-вода та Ан в толуолі. Реакційну суміш емульгували магніт- ним перемішуванням до гомогенного стану. Після чого реакційну суміш піддавали ХЕМІЧНИЙ СИНТЕЗ НАНОСТРУКТУРОВАНОГО ПОЛІАНІЛІНУ ТА ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ 113 ультразвуковому перемішуванню. При співвідношенні толуен/вода 0,03–0,07 окис- нювальна полімеризація Ан обмежується інтерфазою толуен/вода, тоді субмікрон- ні ПАн/ZnO волокна утворюються через подовження неорганічних частинок. Час- тинки ZnO практично відіграють роль зародків твердої фази. Розмір і форма частинок наноструктурованого полімеру на поверхні кристалів залежить від умов і передусім від концентрації Ан в розчині [45]. 1.2. Жорсткий темплейтний синтез Жорсткий темплейтний синтез реалізують у порах твердих речовин – Al2O3 [47], цеоліт [48], скло [49]. Утворені наноструктури (нанонитки, наволокна та на- нотрубки) характеризуються строго визначеною товщиною (діаметром), який су- мірний із роміром пори жорсткого темплейта. Методика приготування темплейту на основі оксиду алюмінію описано в [47]. Товщина отриманих нанониток стано- вила 200 нм. Жорсткий темплейтний синтез збільшого використовують для синтезу ЕПП електрохімічним методом. Нанорозмірні частинки ПАн можна отримувати за до- помогою інших методів. 2. Інші методи одержання наноструктурованого ПАн При хемічному окисненні Ан у водних розчинах HCl утворюються: наночас- тинки ПАн при САн=0,01 М, нанонитки при САн=0,1 М і агломерати частинок при САн=0,2 М. [50]. Агломерація відбувається за рахунок неконтрольованого росту полімерного ланцюга, який у випадку нижчих концентрацій лімітується дифузією мономерних частинок Ан у зону реакції з наступним приєднанням домакромолеку- ли, яка росте. Нещодавно Хуанг розробив делікатний метод синтезу нановолокнистого ПАн за відсутності будь-яких темплейтів [51]. Нановолокна діаметром порядка 10 нм одержали хемічним окисненням Ан на рідкій міжфазі або при швидкому змішу- ванні розчинів реагентів. Метод міжфазової полімеризації дає змогу отримувати наноструктурований, з високою механічною міцністю, термопластичністю ЕПП з ви- ходом у кількості декількох грамів. Плівки нановолокнистих ПАн володіють висо- кою чутливістю до слідових кількостей HCl, NH3, RNH2, NH2–NH2, CH3Cl, CH3OH, H2S [51]. Наночастинки ПАн розміром 30–50 нм одержували шляхом окиснення аніліну АмПОДС у присутності SmCl3 під дією магнітного поля силою 800 мТ [52]. Показано, що магнітне поле спричиняє зростання ЕП одержаних наночасти- нок вдвічі та збільшення ступеня кристалічності. 2.1. Самоорганізація наноструктур ПАн До переліку можливих ділянок застосування самоорганізованих полімерних систем можна зарахувати створення нових конструкційних матеріалів, а також для розв’язання актуальних сучасних завдань спрямованих на створення пристроїв мо- лекулярної макро- і оптоелектроніки, каталітичних систем чи транспортерів іонів і молекул тощо. В усіх цих випадках зацікавлення полімерами здатними до самоор- ганізації визначається здатністю, з одного боку, утворювати стійкі впорядковані наноструктури, а з іншого – легко змінювати форми самоорганізації навіть за нез- начних змін зовнішніх параметрів. Сьогодні всі передові технології розвиваються шляхом цілеспрямованого регу- лювання просторової структури речовин у масштабі 1–100 нм, тобто в проміжку 114 ЄВГЕН КОВАЛЬЧУК, МИХАЙЛО ЯЦИШИН, НАТАЛІЯ ДУМАНЧУК між атомними (молекулярними) та макроскопічними рівнями. Створення відповід- них нанотехнологій по суті означає якісний стрибок від звичайних комбінацій з ре- човинами до комбінацій із окремими молекулами чи макромолекулами. Полімери здатні до самоорганізації відіграють тут важливу роль. Самоорганізація в об’ємі, та на поверхнях різних субстратів відкриває альтернативний до існуючих (метод ЛБ, високо вакуумного випаровування та молекулярно пучкової епітаксії) шлях одержання речовин із заданою нано- чи мікро архітектурою і сприяє виходу від- повідних молекулярних нанотехнологій у третьому вимірі. Одним із методів одер- жання молекулярно організованих полімерних шарів є синтез таких шарів із від- повідних мономерів безпосередньо на субстратах. Важливим аспектом одержання різних структур ПАн є їхній хемічний синтез шляхом самоорганізації. Автори праці [53] повідомили про успішний синтез дуже однорідних, досить довгих нанониток-нанотрубок ПАн, одержаних шляхом само- зібрання за допомогою окиснювача (NH4)2S2O8 без використання будь-якої кисло- ти на стадії ініціювання. Самозібранням також отримували мультишарові компо- зитні плівки шар-на-шар почерговим (10 хв) зануренням позитивно зарядженого ІТО субстрату в розчини ПАн(HCl), ПССК чи олігонуклеотиду (ОН) [54]. Поліані- они, електростатично адсорбуючись, дають змогу отримати комбіновані плівки ІТО-ПАн(HCl)-ПССА чи ІТО-ПАн(HCl)-ОН. Відмінності в природі ПССК і ОН поліелектролітів зумовили різні характерис- тики плівок. Кількість адсорбованого ПАн у плівках ПАн/OН була більшою порів- няно з плівками ПАн/ПССК і ці плівки мали компактнішу морфологію. Ці відмін- ності були також відображені в електрохімічних властивостях плівок. Плівки ПАн/OН – менш електроактивні, ніж плівки ПАн/ПССК. Електрично й оптично активні нанотрубки ПАн, леговані (1R) -10-камфорсуль- фоновою кислотою (L-KCK) і (1S) -(+) -10-камфорсульфоновою кислотою (D- KCK), які мають від 80 до 200 нм у зовнішньому діаметрі і 20 − 40 нм у внут- рішньому діаметрі, були синтезовані процесом самозібрання. З’ясовано, що на ви- хід і розмір нанотрубок суттєво впливає молярне співвідношення КСК/анілін. Про- те впливу конфігурації КСК на вихід, морфологію і розмір не простежується. На- нотрубки не тільки виявляють електричні властивості (~10–2 См/cм), а й оптичну активність, що відповідає ефекту Коттона, зумовленого циркулярним дихроїзмом спектрів. Міцели, утворені з анілінових катіонів і аніонів КСК, відігравали роль темплейтів в утворенні хіральних нанотрубок [55]. 2.2. Хемічне прививання ПАн Хемічне прививання ПАн проводять до різнорозмірних оксидних частинок, як от нанорозмірного MnO2 в середовищі H2SO4, HNO3, HCl, і H3PO4 [56]. Ініціатором полімеризації в кислому розчині є сам оксид MnO2 чи β-MnO2 [57]. Нанодротики диоксиду мангану відіграють роль темплейту для синтезу двох оболонкових 200– 500 нм нанотрубок ПАн. Сферичні нанорозмірні (d=20–30 нм) магнітні й електропровідні Fe3O4 – попе- речно зшиті/ПАн композити, отримували полімеризацією в емульсії стабілізованій поліетиленгліколем [58] та наноструктурованого ПАн/Fe3O4 з включеннями 12 нм частинoк Fe3O4 [59]. Мікро- та нанорозмірні ПАн/TiO2 композити отримували полі- меризацією Ан in situ [60]. Їх використовують для виготовлення тонкоплівкових хемосенсорів чутливих на NH3 та CO. ХЕМІЧНИЙ СИНТЕЗ НАНОСТРУКТУРОВАНОГО ПОЛІАНІЛІНУ ТА ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ 115 Одновимірні структури нанонитки та нанотрубки ПАн вперше отримали між- фазовою полімеризацією в емульсії типу масло/вода [61]. Синтез проводили окис- ненням аніліну АмПОДС в суспензіях CaCO3 чи MgCO3 стабілізованих в емульсії толуен/вода в присутності HCl, при магнітному перемішуванні. Багатообіцяючим є синтез ЕПП, у тім числі і ПАн на нанострічках MоO3, VO2 і SnO2 [62]. ПАн/Mn3O4 композит, отриманий хемічним окисненням Ан на 45 мкм частин- ках оксиду, виявив низькотемпературну сприйнятливість із від’ємним температур- ним коефіцієнтом [63]. Емеральдинові солі (ЕС) кислот (H3PO4, H2SO4, HClO4, CH3COOH і CH2=CHCOOH) композитів PAн/Mn3O4 отримували шляхом легування ЕО у 1 М водних розчинах перелічених кислот [64]. Автори показали, що зміна pH 1 M розчинів кислот приз- водить до різного ступеня кристалічності одержаних композитів, відповідно H2SO4 < HClO4 < H3PO4 < CH2=CHCOOH < CH3COOH. Величини рH обчислили із констан- ти дисоціації (Ka). Величини Ka для H2SO4, HClO4, H3PO4, CH2=CHCOOH, CH3COOH становлять 102, 40, 6.9⋅10–3, 5.6⋅10–5, 1.7⋅10–5, відповідно. EС леговані різними кис- лотами за ступенем кристалічності розташовуються у порядку CH3COOH< H3PO4< HClO4<H2SO4<CH2=CHCOOH. Вища кристалічність в РАн-АК, можливо, зумовле- на відмінністю форми акрилат йона від тетрагідральних PO4 3-, SO2– і ClO4 – аніонів. Ступінь кристалічності для легованих КEС − CH3COOH < CH2=CHCOOH < H3PO4 < HClO4 < H2SO4, добре узгоджений з pH розчинів кислот [64]. Міжфазове хемічне прививання ПАн з утворенням нанониток, наприклад, на СеО2 проводять також в емульсіях [65]. Надзвичайно актуальна наукова проблема − одержання високодисперсних полі- анілінових композицій із включеними металевими наночастинками. Легкий метод синтезу кристалічних наночастинок Au, Pt і Ag з використанням електропровідних ПАн колоїдів описано в [66]. Одержані метал/поліанілінові на- нокомпозити є надзвичайно цікавим видом матеріалів, в яких металеві наноострів- ки входять до напівпровідникової матриці. Витримуванням ПАн ЕО легованої одновалентним оксалатом заліза в розчинах Н2О2 різної концентрації протягом однієї години отримували зразки ПАн з різно- рідною морфологією поверхні [67]. Такий зразок, оброблений розчином NaOH, пе- ретворюється в композит ПАн із включеними наночастинками оксиду заліза. 3. Застосування нанодисперсного ПАн Наноструктури ПАн різної природи особливо провідні нанотрубки, наносітки і нанонитки, їхні композити з нанорозмірними частинками сьогодні набувають важ- ливого значення з огляду застосування матеріалів і елементів для виготовлення мі- нітранзисторів. Чутливий на метанол сенсор отримали в результаті хімічного синтезу наноком- позита Pd/ПАн [68]. Сенсор на глюкозу одержали шляхом диспергування мікро- частинок Pt у нанонитках ПАн [69]. Наночастинки, хемічно синтезованого одностадійним шляхом, водорозчинного композита Au/ПАн, почали застосовувати визначення глюкози [70]. Наноструктуровані колоїдні частинки ПАн нанесені електрофоретичними ме- тодами на субстрати [71] застосовують як чутливий шар біосенсора для визначен- ня холестеролу. 116 ЄВГЕН КОВАЛЬЧУК, МИХАЙЛО ЯЦИШИН, НАТАЛІЯ ДУМАНЧУК Ультратонкі нанокомпозитні плівки ПАн/ізополімолібденова кислота, одержані самоорганізацією на сіліконових і алюмінієвих субстратах із розчину в N-метил- пірролідіноні, виявили добру чутливість на вологу, NO2 та NH3 [72]. Розчинені у відповідних розчинниках (ПВПД, хлороформ) поліанілінові по- рошки часто використовують для одержання нанониток методом електропрядіння [73], нанодротиків і нанотрубок полімерних сумішей (ПАн/ПЕО і ПАн/ПММА [74]. Перелік композитів на основі ЕП матеріалів із різними непровідними полімера- ми, нанорозмірними частинками металів (Au, Pt, Pd, Ni, Cu, Fe, Co), оксидів мета- лів (TiO2, ZnO2, WO3) та неметалів (С), фталоціаніну та порфірину, біологічних ре- човин детально оглянуто в [75]. Метод приготування CdS/ПАн і Cu2S/ПАн компо- зитних плівок та їхні електричні характеристики описано в [76]. Наночастинки сульфідів успішно входять у полімерну матрицю ПАн. Приготовані композити CdS/ПАн і Cu2S/ПАн є напівпровідниками р- і n-типу, відповідно. Високочутливі біохімічні сенсори на основі ПАн (ЕС) привитого до лігніну і нанесеного на Cu чи Al електроди сконструйовали та використали для аналізу в реальному часі в парах над продуктами харчування таких патогенних бактерій: Salmonella spp., Bacillus cereus і Vibrio parahaemolyticus [77]. Під час виготовлення електробіосенсора на протеїн ПАн наносили на модифі- ковану силіконову поверхню хемічним окисненням 0,4 М Ан у водному 0,4 M роз- чині H2SO4 насиченому киснем при 16 °С [78]. Останніми роками почали використовувати сенсори вологості з-за необхідності контролю і управління відносною вологістю довкілля в різних індустріальних про- цесах, особливо в хімічних процесах, у харчовій, текстильній, електронній і фар- мацевтичній промисловості. Сконструйовано сенсор вологості з використанням чутливого шару Со-ПАн покрить на оптичних волокнах [79]. ПАн у процесі хeміч- ного синтезу в присутності пара-ТСК наносили на сферичні наночастинки Со роз- міром 30–50 нм дисперговані в реакційному середовищі. Отриманий композит на- носили на оптичне волокно. Такий сенсор характеризується часом відклику 8 с та часом оновлення 1 хв. Чутливий на вологу кондуктометричний сенсор сконструйований на основі композиту ПАн/Mn3O4 легованого HClO4, H2SO4, H3PO4, CH3COOH, CH2=CHCOOH [80]. Композити пресували у таблетки із розмірами: діаметр -15 мм і товщиною 0,92 мм із зусиллям 5 тонн. За вмістом вологи стежили за зміною електропровід- ності композиту. Головним елементом йон-селективних електродів на F−, Cl−, Br−, H2PO4 −, NO2 − та ClO4 − слугувала мембрана на основі полівінілового спирту (ПВС) просоченого ПАн у ході хемічного окиснення Ан [81]. Такі електроди виявили дуже високу се- лективність на перелічені вище йони. Екрани на основі нанокомпозитних структур ПАн/БКНТ виявляють захисну дію аж до 40 гГц, враховуючи й адсорбцію мікрохвиль з частотою 8–12 ГГц [82]. Із суміші ПАн (90 %) та Нафіону (10 %) створено анодний матеріал для каталітич- них систем для електрохемічного окиснення АК [83]. Аналітичне визначення АК проводять також за допомогою платинового електрода модифікованого наночас- тинками ПАн легованого ДДБСК [4]. Методи синтезу, які масштабуються, із наноструктурами провідних полімерів повинні бути розроблені й апробовані для забезпечення необхідної основи для ХЕМІЧНИЙ СИНТЕЗ НАНОСТРУКТУРОВАНОГО ПОЛІАНІЛІНУ ТА ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ 117 синтезу матеріалів для досліджень і можливого використання, зокрема, в молеку- лярній електроніці. Досягнення в галузі синтезу ПАн та дослідження його фізико-хемічних власти- востей дали змогу зробити великий поступ щодо його технологічного застосуван- ня. Простота синтезу, стабільність й стійкість у різних газових середовищах та атмосфері, а також практично в переважній більшості розчинників, унікальні влас- тивості, електричні характеристики роблять ПАн надзвичайно корисним матеріа- лом у багатьох галузях науки, техніки та хемо- і біосенсорики. Можливості вико- ристання ПАн досліджені тільки частково. Перед дослідниками відкриваються ве- ликі перспективи в напрямах, а саме, вдосконалення синтезу, особливо нанострук- турованого ПАн, дослідження його фізико-хемічних властивостей, впровадження в наукоємні технології та ін. ЛІТЕРАТУРА 1. Aleshin A.N. Polymer nanofibers and nanotubes: Charge transport and device applications // Adv. Mater. ⎯ 2006. ⎯ Vol. 18. ⎯ P. 17–27. 2. Kim B.H., Park D.H., Joo J., Yu S.G., Lee S.H. Synthesis, characteristics, and field emission of doped and de-doped polypyrrole, polyaniline, poly(3,4-ethylene-dioxythiophene) nanotu- bes and nanowires // Synth. Met. ⎯ 2005. ⎯ Vol. 150. ⎯ P. 279–284. 3. Kanungo M., Kumar A., Contractor A. Q. Microtubule sensors and sensor array based on polyaniline synthesized in the presence of poly(styrene sulfonate) // Anal. Chem. ⎯ 2003. ⎯ Vol. 75, Is. 21. ⎯ P. 5673–5679. 4. Ambrosi A., Morrin A., Smyth M.R., Killard A.J. The application of conducting polymer nanoparticle electrodes to the sensing of ascorbic acid // Anal. Chim. Acta. ⎯ 2008. ⎯ Vol. 609. ⎯ P. 37–43. 5. Baughman R.H. Playing nature’s game with artificial muscles // Sciense. ⎯ 2005. ⎯ V. 308. ⎯ P. 63–65. 6. Cheng F., Tang W., Li C, Jun Chen J., Huakun Liu, H. Shen P., Dou S. Conducting poly(ani- line) nanotubes and nanofibers: Controlled synthesis and application in lithium/poly(aniline) rechargeable batteries // Chem. Eur. J. ⎯ 2006. ⎯ Vol. 12. ⎯ P. 3082–3088. 7. Sivaraman P., Hande V.R., Mishra V.S., Rao Ch.S., Samui A.B. All-solid supercapacitor based on polyaniline and sulfonated poly(ether ether ketone) // J. Power Sources. ⎯ 2003. ⎯ Vol. 124. ⎯ P. 351–354. 8. Jang J., Bae J., Choi M., Yoon S.-H. Fabrication and characterization of polyaniline coated carbon nanofiber for supercapacitor // Carbon. ⎯ 2005. ⎯ Vol. 43. ⎯ P. 2730–2736. 9. Alam J., Riaz U., Ahmad S. Development of nanostructured polyaniline dispersed smart anti- corrosive composite coatings // Polym. Adv. Technol. ⎯ 2008. ⎯ Vol. 19, Is. 7. ⎯ P. 882– 888. 10. Liua T., Burgerb C., Chub B. Nanofabrication in polymer matrices // Prog. Polym. Sci. ⎯ 2003. ⎯ Vol. 28. ⎯ P. 5–26. 11. Delvaux M., Duchet J., Stavaux P.-Y., Legras R., Demoustier-Champagne S. Chemical and electrochemical synthesis of polyaniline micro- and nano-tubules // Synth. Met. ⎯ 2000. ⎯ Vol. 113. ⎯ P. 275–280. 12. Zhang Z., Wei Z., Wan M. Nanostructures of polyaniline doped with inorganic acids // Macromol. ⎯ 2002. ⎯ Vol. 35. ⎯ P. 5937–5942. 118 ЄВГЕН КОВАЛЬЧУК, МИХАЙЛО ЯЦИШИН, НАТАЛІЯ ДУМАНЧУК 13. Zhang L., Zhang L., Wan M., Wei Y. Polyaniline micro/nanofibers doped with saturation fatty acids // Synth. Met. ⎯ 2006. ⎯ Vol. 156. ⎯ P. 454–458. 14. Del Castillo-Castro T., Castillo-Ortega M.M., Villarreal I., Brown F., Grijalva H., Peґrez- Tello M., Nuno-Donlucas S.M., Puig J.E. Synthesis and characterization of composites of DBSA-doped polyaniline and polystyrene-based ionomers // Composites. A. ⎯ 2007. ⎯ Vol. 38. ⎯ P. 639–645. 15. Bhadra S., Singha N.K., Khastgir D. Polyaniline by new miniemulsion polymerization and the effect of reducing agent on conductivity // Synth. Met. ⎯ 2006. ⎯ Vol. 156. ⎯ P. 1148– 1154. 16. Zhou Q., Wang J., Ma Y., Cong C., Wang F. The relationship of conductivity to the morpho- logy and crystallinity of polyaniline controlled by water content via reverse microemulsion // Colloid Polym. Sci. ⎯ 2007. ⎯ Vol. 285. ⎯ P. 405–411. 17. Li G., Yan S., Zhou E., Chen Y. Preparation of magnetic and conductive NiZn ferrite-poly- aniline nanocomposites with core-shell structure // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. ⎯ 2006. ⎯ Vol. 276. ⎯ P. 40–44. 18. Li L., Jiang J., Xu F. Novel polyaniline-LiNi0.5La0.02Fe1.98O4 nanocomposites prepared via an in situ polymerization // Euro. Polym. J. ⎯ 2006. ⎯ Vol. 42. ⎯ P. 2221–2227. 19. Maeda S., Cairns D.B., Armes S.P. New reactive polyelectrolyte stabilizers for polyaniline colloids // Eur. Polym. J. ⎯ 1997. ⎯ Vol. 33, No 3. ⎯ P. 245–253. 20. Kim J., Kwon S., Ihm D.W. Synthesis and characterization of organic soluble polyaniline pre- pared by one-step emulsion polymerization // Curr. Appl. Phys. 2007. ⎯ Vol. 7. ⎯ P. 205– 210. 21. Xing S., Chu Y., Sui X., Wu Z. Synthesis and characterization of polyaniline in CTAB/ hexanol/water reversed micelle // J. Mater. Sci. ⎯ 2005. ⎯ Vol. 40. ⎯ P. 215–218. 22. Xing S., Zhao Ch, Jing Sh, Wang Z. Morphology and conductivity of polyaniline nanofibers prepared by ‘seeding’ polymerization // Polymer. ⎯ 2006. ⎯ Vol. 47. ⎯ P. 2305–2313. 23. Wang F., Yang R., Gong J., Sui C., Luo Y., Qu L. Synthesis and characterization of polyanili- ne microfibers by utilizing H4SiW12O40/polyacrylamide microfibers seeding template method // Eur. Polym. J. ⎯ 2006. ⎯ Vol. 42. ⎯ P. 2108–2113. 24. Nadagouda M.N., Varma R.S. Green approach to bulk and template-free synthesis of ther- mally stable reduced polyaniline nanofibers for capacitor applications // Green Chem. ⎯ 2007. ⎯ Vol. 9. ⎯ P. 632–637. 25. Han M.G., Sperry J., Gupta A., Huebner C.F., Ingram S.T. Foulger S.H. Polyaniline coated poly(butyl methacrylate) core–shell particles: roll-to-roll printing of templated electrically conductive structures // J. Mater. Chem. ⎯ 2007. ⎯ Vol. 17. ⎯ P. 1347 – 1352. 26. Kuramoto N., Genies E.M. Micellar chemical polymerization of aniline // Synth. Met. ⎯ 1995. ⎯ Vol. 68. ⎯ P. 191–194. 27. Cheng D., Ng S.-C., Chan H.S.O. Morphology of polyaniline nanoparticles synthesized in triblock copolymers micelles // Thin Solid Films. ⎯2005. ⎯ Vol. 477. ⎯ P. 19–23. 28. Wu T.-M., Lin Y.-W. Wu T.-M. Synthesis and characterization of hollow polyaniline microtu- bes and microbelts with nanostructured walls in sodium dodecyl sulfate micellar solutions // Polym. Engineer. Sci. ⎯2008. ⎯ Vol. 48, No 4. ⎯ P. 823–828. 29. Jayanty S., Prasad G.K., Sreedhar B., Radhakrishnan T.P. Polyelectrolyte templated poly- aniline−film morphology and conductivity // Polymer. ⎯ 2003. ⎯ Vol. 44. ⎯ P. 7265–7270. 30. Liu W., Cholli A.L., Nagarajan R., Kumar J., Tripathy S., Bruno F.F., Samuelson L. The role of template in the enzymatic synthesis of conducting polyaniline // J. Am. Chem. Soc. ⎯ 1999. ⎯ Vol. 121, No 49. ⎯ P. 11345–11355. ХЕМІЧНИЙ СИНТЕЗ НАНОСТРУКТУРОВАНОГО ПОЛІАНІЛІНУ ТА ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ 119 31. Sung B.H., Ko Y.G., Choi U.S. Novel synthesis and electrorheological properties of monodis- persed submicron-sized hollow polyaniline dicarboxylate salt form suspensions // Colloids Surfaces. A: Physicochem. Eng. Aspects. ⎯ 2007. ⎯ Vol. 292. ⎯ P. 217–223. 32. Liu W., Anagnostopoulos A., Bruno F.F., Senecal K., Kumar J., Tripathi S., Samuelson L. Biologically derived water soluble conducting polyaniline // Synth. Met. ⎯1991. ⎯Vol. 101. ⎯ P. 738–741. 33. Wang X., Schreuder-Gibson H., Downey M., Tripathy S., Samuelson L. Conductive fibers from enzymatically synthesized polyaniline // Synth. Met. ⎯ 1999. ⎯ Vol. 107. ⎯ P. 117–121. 34. Cruz-Silva R., Romero-Garcэґa L., Angulo-Saґnchez J.L., Ledezma-Peґrez A., Arias-Marіn E., Moggio I., Flores-Loyola E. Template-free enzymatic synthesis of electrically conducting poly- aniline using soybean peroxidase // Eur. Polym. J. ⎯ 2005. ⎯ Vol. 41. ⎯ P. 1129–1135. 35. Wang B., He J., Sun D., Zhang R., Han B., Huang Y., Yang G. Preparation of β-cyclodex- trin–polyaniline complex in supercritical CO2 // Eur. Polym. J. ⎯ 2005. ⎯ Vol. 41. ⎯ P. 2483–2487. 36. Bahceci S., Toppare L., Yurtsever E. Hydrogen bonding in polyanilines // Synth. Met. ⎯ 1994. ⎯ Vol. 68. ⎯ P. 57–60. 37. Boonchu C., Kane-Maguire L.A.P., Wallace G.G. The effect of added water on the confor- mation of optically active polyaniline in organic solvents // Synth. Met. ⎯ 2003. ⎯ Vol. 135–136. ⎯ P. 241–242. 38. Yang D., Adams P. N., Brown L., Mattes B. R. Impact of hydrogen bonds in polyaniline. AMPSAn/acid solutions // Synth. Met. – 2006. – Vol. 156. – P. 1225–1235. 39. Subramania A., Devi S.L. Polyaniline nanofibers by surfactant-assisted dilute polymerization for supercapacitor applications // Polym. Adv. Technol. ⎯ 2008. ⎯ Vol. 19, Is. 7. ⎯ P. 725–727. 40. Yuan G.-L., Kuramoto N. Helical polyaniline induced by specific interaction with biomole- cules in neutral solution // Polymer. ⎯ 2003. ⎯ Vol. 44. ⎯ P. 5501–5504. 41. Yatsyshyn M.M., Grynda Yu.M., Kuryliv T.Ya., Zakordonski V.P., Kovalchuk E.P. Physical- chemical properties of the chemically synthesized polyaniline // Book of abstracts XII th internatioinal seminar on physics and chemistry of solids. Lviv 2006. ⎯ 2006. ⎯ P. 132. 42. Gruger A., Regis A., Khalkia A. El,. Colomban Ph. The O2/H2O redox couple as the origin of the structural/electronic defects in polyanilines // Synth. Met. ⎯ 2003. ⎯ Vol. 139. ⎯ P. 175–186. 43. Wang X., Xuefeng Feng X., Zhao Y., Zhang R., Sun D. Preparation of dendritic and network PANI/silica composite fibers // Eur. Polym. J. ⎯ 2007. ⎯ Vol. 43. ⎯ P. 3679–3682. 44. Van den Berg O., Schroeter M., Capadonaac J.R., Weder C. Nanocomposites based on cellu- lose whiskers and (semi)conducting conjugated polymers // J. Mater. Chem. ⎯ 2007. ⎯ Vol. 17. ⎯ P. 2746–2753. 45. Zhang Z., Sui J., Zhang L., Wan M., Wei Y., Yu L. Synthesis of polyaniline with a hollow, octahedral morphology by using a cuprous oxide template // Adv. Mater. ⎯ 2005. ⎯ Vol. 17. ⎯ P. 2854–2857. 46. He Y. A novel emulsion route to sub-micrometer polyaniline/nano-ZnO composite fibers // Appl. Surf. Sci. ⎯ 2005. ⎯ Vol. 249. ⎯ P. 1–6. 47. Wang Z., Chen M., Li H.-L. Preparation and characterization of uniform polyaniline nano- fibrils using the anodic aluminum oxide template // Mater. Sci. Eng. A. ⎯ 2002. ⎯ Vol. 328. ⎯ P. 33–38. 48. Vitoratos E., Sakkopoulos S., Dalas B., Malkaj P., Anestis Ch. D.C. conductivity and thermal aging of conducting zeolite/polyaniline and zeolite/polypyrrole blends // Curr. Appl. Phys. ⎯ 2007. ⎯ Vol. 7. ⎯ P. 578–581. 120 ЄВГЕН КОВАЛЬЧУК, МИХАЙЛО ЯЦИШИН, НАТАЛІЯ ДУМАНЧУК 49. Sotomayora P.T., Raimundo I.M. Jr., Zarbin A.J.G., Rohweddera J.J.R., Netoc G.O., Alves O.L. Construction and evaluation of an optical pH sensor based on Polyaniline-porous Vycor glass nanocomposite // Sens. Actuators. B. ⎯ 2001. ⎯ Vol. 74. ⎯ P. 157–162. 50. Xing S., Zhao C., Jing S., Wu Y., Wang Z. Morphology and gas-sensing behavior of in situ polymerized nanostructured polyaniline // Eur. Polym. J. – 2006. – Vol. 42. – P. 2730–2735. 51. Huang J. Syntheses and applications of conducting polymer polyaniline nanofibers // Pure Appl. Chem. ⎯ 2006. ⎯ Vol. 78, No 1. ⎯ P. 15−27. 52. Kan J., Zhou S, Zhang Y., Patel M. Synthesis and characterization of polyaniline nanoparticles in the presence of magnetic field and samarium chloride // E. Polym. J. ⎯ 2006. ⎯ Vol. 42. ⎯ P. 2004–2012. 53. Chiou N.-R., Lee L.J., Epstein A.J. Self-assembled polyaniline nanofibers/nanotubes // Chem. Mater. ⎯ 2007. ⎯ Vol. 19, Is. 15. ⎯ P. 3589–3591. 54. Travas-Sejdic J., Soman R., Peng H. Self-assembled polyaniline thin films: Comparison of poly(styrene sulphonate) and oligonucleotide as a polyanion // Thin Solid Films. ⎯ 2006. ⎯ Vol. 497. ⎯ P. 96–102. 55. Zhang L., Wan M. Chiral polyaniline nanotubes synthesized via a self-assembly process // Thin Solid Films. ⎯ 2005. ⎯ Vol. 477. ⎯ P. 24–31. 56. Gemeay A.H, Mansour I.A., El-Sharkawy R.G., Zaki A.B. Preparation and characterization of polyaniline/manganese dioxide composites via oxidative polymerization: Effect of acids // Eur. Polym. J. ⎯ 2005. ⎯ Vol. 41. ⎯ P. 2575–2583. 57. Pan L., Pu L., Shi Y., Song S., Xu Z., Zhang R., Zheng Y. Synthesis of polyaniline nanotubes with a reactive template of manganese oxide // Adv. Mater. ⎯ 2007. ⎯ Vol. 19. ⎯ P. 461– 464. 58. Deng J., He Ch., Peng Y., Wang J, Long X., Li P.,. Chan A.S.C Magnetic and conductive Fe3O4–polyaniline nanoparticles with core–shell structure // Synth. Met. ⎯ 2003. ⎯ Vol. 139. ⎯ P. 295–301. 59. Long Y., Chen Z., Duvail J.L., Zhang Z., Wan M. Electrical and magnetic properties of poly- aniline/Fe3O4 nanostructures // Physica. B. ⎯ 2005. ⎯ V. 370. ⎯ P. 121–130. 60. Tai Р., Jiang Y., Xie G., Yu J., Chen X. Fabrication and gas sensitivity of polyaniline–titani- um dioxide nanocomposite thin film // Sens. Actuators. B. ⎯ 2007. ⎯Vol. 125. ⎯ P. 644– 650. 61. He Y. One-dimensional polyaniline nanostructures synthesized by interfacial polymerization in a solids-stabilized emulsion // Appl. Surf. Sci. ⎯ 2006. ⎯ Vol. 252. ⎯ P. 2115–2118. 62. Xu J., Li X., Liu J., Wang X., Peng Q., Li Y. Solution route to snorganic nanobelt-conducting organic polymer core-shell nanocomposites // J. Polym. Sci. ⎯ 2005. ⎯ Vol. 43. ⎯ P. 2892–2900. 63. Majid K., Awasthi S., Singla M.L. Low temperature sensing capability of polyaniline and Mn3O4 composite as NTC material // Sens. Actuators. A. ⎯ 2007. ⎯ Vol. 135. ⎯ P. 113– 118. 64. Singla M.L., Awasthi S., Srivastava A., Jain D.V.S. Effect of doping of organic and inorganic acids on polyaniline/Mn3O4 composite for NTC and conductivity behaviour // Sens. Actua- tors. A. ⎯ 2007. ⎯ Vol. 136. ⎯ P. 604–612. 65. He Y. Interfacial synthesis and characterization of polyaniline nanofibers // Mater. Sci. Engi- neering B. ⎯ 2005. ⎯ Vol. 122. ⎯ P. 76–79. 66. Li W., Jia Q.X., Wang H.-L. Facile synthesis of metal nanoparticles using conducting poly- mer colloids // Polymer. ⎯ 2006. ⎯ Vol. 47. ⎯ P. 23–26. 67. Mathur R., Sharma D.R., Vadera S.R., Kumar N. Doping of emeraldine base with the mono- valent bridging iron oxalate ions and their transformation into nanostructured conducting po- limer composites // Acta mater. ⎯ 2001. ⎯ Vol. 49. ⎯ P. 181–187. ХЕМІЧНИЙ СИНТЕЗ НАНОСТРУКТУРОВАНОГО ПОЛІАНІЛІНУ ТА ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ 121 68. Athawale A.A., Bhagwat S.V., Katre P.P. Nanocomposite of Pd-polyaniline as a selective methanol sensor // Sens. Actuators. B. ⎯ 2006. ⎯ Vol. 114, Is. 1. ⎯ P. 263–267. 69. Zhoua H., Chena H., Luob S., Chena J., Wei W., Kuang Y. Glucose biosensor based on plati- num microparticles dispersed in nano-fibrous polyaniline // Biosens. Bioelectron. ⎯ 2005. ⎯ Vol. 20. ⎯ P. 1305–1311. 70. Ma Y., Li N., Yang C., Yang X. One-step synthesis of water-soluble gold nanoperticles/ poly- aniline composite and its application in glucose sensing // Col. Surfases. A. ⎯ 2005. ⎯ Vol. 269, Is. 1–3. ⎯ P. 1–6. 71. Dhand C., Singh S.P., Arya S.K., Datta M., Malhotra B.D. Cholesterol biosensor based on electrophoretically deposited conducting polymer film derived from nano-structured polyani- line colloidal suspension // Anal. Chim. Acta. ⎯ 2007. ⎯ Vol. 602. ⎯ P. 244–251. 72. Li D., Jiang Y., Wu Z., Chen X., Li Y. Self-assembly of polyaniline ultrathin films based on doping-induced deposition effect and applications for chemical sensors // Sens. Actuators. B. ⎯ 2000. ⎯ Vol. 66. ⎯ P. 125 – 127. 73. Chronakis I.S. Novel nanocomposites and nanoceramics based on polymer nanofibers using electrospinning process—A review // J. Mater. Proces. Technol. ⎯ 2005. ⎯ Vol. 167. ⎯ Р. 283–293. 74. Attout A., Yunus S., Bertrand P. Electrospinning and alignment of polyaniline-based nanowi- res and nanotubes // Polym. Engineer. Sci. ⎯ 2008. ⎯ Vol. 48, Is. 9. ⎯ P. 1661–1666. 75. Hatchett D.W., Josowicz M. Composites of intrinsically conducting polymers as sensing nanomaterials // Chem. Rev. ⎯ 2008. ⎯ Vol. 108. ⎯ P. 746–769. 76. Chandrakanthi R.L.N., Careem M.A. Preparation and characterization of CdS and Cu2S nanoparticle/polyaniline composite films // Thin Solid Films. ⎯ 2002. ⎯ Vol. 417. ⎯ P. 51–56. 77. Arshak K., Adley С., Moore E., Cunniffe C., Campion M., Harris J. Characterisation of poly- mer nanocomposite sensors for quantification of bacterial cultures // Sens. Actuators B. ⎯ 2007. ⎯ Vol. 126. ⎯ P. 226–231. 78. De Crombrugghe A., Yunus S., Bertrand P. Grafting and characterization of protein on poly- aniline surface for biosensor applications // Surf. Interface Anal. ⎯ 2008. ⎯ Vol. 40, No 3– 4. ⎯ P. 404–407. 79. Vijayan A., Fuke M., Hawaldar R., Kulkarni M., Amalnerkar D., Aiyer R.C. Optical fibre based humidity sensor using Co-polyaniline clad // Sens. Actuators. B. ⎯ 2008. ⎯ Vol. 129. ⎯ P. 106–112. 80. Singla M.L., Awasthi S., Srivastava A. Humidity sensing; using polyaniline/Mn3O4 composi- te doped with organic/inorganic acids // Sens. Actuators. B. ⎯ 2007. ⎯ Vol. 127. ⎯ P. 580–585. 81. Shishkanova T.V., Sapurina I,. Stejskal J., Kral V., Volt R. Ion-selective electrodes: Polyani- line modification and anion recognition // Anal. Chem. Acta. ⎯ 2005. ⎯ Vol. 553. ⎯ P. 160–168. 82. Makeiff D.A., Huber T. Microwave absorption by polyaniline–carbon nanotube composites // Synth. Met. ⎯2006. ⎯ Vol. 156. ⎯ P. 497–505. 83. Mondal S.K., Raman R.K., Shukla A.K., Munichandraiah N. Electrooxidation of ascorbic acid on polyaniline and its implications to fuel cells // J. Power Sourc. ⎯ 2005. ⎯ Vol. 145. ⎯ P. 16–20. 122 ЄВГЕН КОВАЛЬЧУК, МИХАЙЛО ЯЦИШИН, НАТАЛІЯ ДУМАНЧУК SUMMARY Eugen KOVAL’CHUK, Мykhaylo YATSYSHYN, Nataliya DUMANTCHUK CHEMICAL SYNTHESIS OF THE NANOSTRUCTURIZED POLYANILINE AND ITS APPLICATIONS. Ivan Franko National University of Lviv, Kyryla & Mefodiya Str., 6, UA-79005 Lviv, Ukraine е-mail: kovalch@franko.lviv.ua The short review on the chemical synthesis of nanostructurized polyaniline (PAn) is carried out. The template chemical synthesis, synthesis of colloidal dispersion and self-assembling of polyaniline has been referred. The possible applications of nanostructurized PАn were shown. Key words: polyaniline, template chemical synthesis, nanostructure particles, application. Надійшла 29.10.2008 Після доопрацювання 17.11.2008 Прийнята до друку 21.11.2008

Хемічний синтез наноструктурованого поліаніліну та його застосування

Institution

Ähnliche Einträge