JPS61225214A - アニリン酸化重合体薄膜の製造方法 - Google Patents

アニリン酸化重合体薄膜の製造方法

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JPS61225214A
JPS61225214A JP60067928A JP6792885A JPS61225214A JP S61225214 A JPS61225214 A JP S61225214A JP 60067928 A JP60067928 A JP 60067928A JP 6792885 A JP6792885 A JP 6792885A JP S61225214 A JPS61225214 A JP S61225214A
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aniline
polymer
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oxidized
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Akira Otani
彰 大谷
Takashi Ichinose
一瀬 尚
Takeshi Sasaki
武 佐々木
Masao Abe
正男 阿部
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Nitto Denko Corp
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Nitto Electric Industrial Co Ltd
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はアニリン酸化重合体薄膜の製造方法に関し、特
に一般的な成形法では薄膜化が困難なアニリン酸化重合
体の薄膜を製造する方法に関するものである。
〈従来技術及びその問題点〉 近年、電子材料として導電性を有する有機重合体が注目
を集めており、かかる有機重合体としてポリアセチレン
、ポリピロール等が知られている。
しかしながらポリアセチレンは、空気中の酸素に対する
安定性が極めて乏しく酸化劣化によりその電導度が急激
に減少し、またポリピロールはポリアセチレンにくらべ
て比較的安定であるものの、未だ満足し得るものではな
かった0 本発明者らは、非常に安定で高導電性を有する有機重合
体として、電解酸化重合により得られるアニリン酸化重
合体を既に提案している0(%願昭58−212281
号)oしかしながら上記アニリン酸化重合体は通常粒−
状として得られ、溶剤に不溶あるいは難溶、又は不融で
あってそれを薄膜化することは困難であった0 一方、ポリマードープ剤を用いてアニリン酸化重合体を
フィルム化する方法も特開昭59−98165号公報に
提案されているが、得られるフィルムは非常にもろく、
満足するものは未だ得られていなかった。
〈問題点の解決手段〉 本発明者らはかかる従来技術の欠点を解決するために鋭
意研究した結果、アニリン酸化重合体を還元することに
よりその薄膜が簡便に得られることを見い出し、本発明
に至ったものである。
即ち本発明は、プロトン酸を含有するアニリン溶液を、
アニリンの酸化電位より高い電解電位にて電極表面上で
電解電化重合して粒状のア= IJン酸化重合体を得、
次いで電解質溶液中で上記アニリン酸化重合体をその酸
化還元電位より低い電解電位にて還元することによって
、電極表面上にアニリン酸化重合体の薄膜を形成させる
ことを特徴とするアニリン酸化重合体薄膜の製造方法を
提供するものである。
さらに本発明は、かかる操作により得られたアニリン酸
化重合体薄膜をプロトン酸溶液と接触させてプロトン酸
を再ドーピングすることにより、導電性を向上させるこ
とを特徴とするアニリン酸化重合体薄膜の製造方法を提
供するものである。
本発明において用いるプロトン酸は、その酸化電位がア
ニリンの酸化電位よりも高いプロトン酸であることが好
ましく、従って、具体的には、塩酸、臭化水素酸、硫酸
、硝酸、過塩素酸、テトラフルオロホウ酸(HBF4 
)、ヘキサフルオロリン酸(HPF、)等が好ましく用
いられる。上記のプロトン酸の濃度はアニリンに対して
1710当量以上、好ましくは当量以上とする。
また本発明におけるアニリンとは、アニリンもしく#″
toto−メチルアニリンメチルアニリン、〇−エチル
アニリン、m−工fルアニリン等ノアルキルアニリン、
及びこれらの水溶性塩を指称するものである。
このアニリンを後述の溶剤に溶解してなるアニリン溶液
におけるアニリン濃度は0.01重量%以上、特に1重
量%以上であることが望ましい。アニリン濃度が0.0
1重量%よりも小さいときは、得られる重合体は低分子
量であって、導電性も低い0但し、アニリン濃度の上限
は特に制限されないが通常Fi50重tqbまでが適当
である。
溶剤としては、上記プロトン酸及びアニリンを共に溶解
し得ると共に、その分解電位がアニIJンの電解酸化重
合時の酸化電位において層安定である溶剤が好ましく、
従って、具体的には、メタノール、エタノール等の脂肪
族低級アルコール、アセトニトリル、ベンゾニトリル等
のニトリル類、メチルエチルケトン等のケトン類、N、
N−ジメチルホルムアミド等のアミド類が好適に用いら
れる。
水はその分解電位が1.23Vであり、場合によっては
、本発明における電解酸化電位よりも高いが、本発明に
おいては、水を溶剤として用いるときも、アニリンの酸
化電位を標準カロメル電極に対して+lVよりも高くす
ることにより、高分子量で高導電性のアニリン酸化重合
体を得ることができる。
本発明においては、アニリン濃度は上記したプロトン酸
以外の支持電解質を含有していてもよい。
具体例としては例えば過塩素酸リチウム、過塩素酸ナト
リウム等の過塩素酸金属塩や、過塩素酸テトラブチルア
ンモニウム等の有機塩を挙げることができる0また、上
記以外にも例えば硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩、テトラフル
オロホウ酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩等のような塩類
も支持電解質として使用することもできる。
本発明においては、まず上記アニリン溶液中に電極を配
設し、アニリンの酸化電位より高い電解電位にて定電位
もしくは定電流で電解酸化重合することにより電極上に
粒状に析出したアニリン酸化重合体を得る。
上記電解電位は、プロトン酸と電極の種類によって異な
るが、標準カロメル電極に対して(以下、vsscEと
いうo )+1V以上とすることKより、高分子量のア
ニリン酸化重合体が得られる◎かかる高分子量のアニリ
ン酸化重合体は、97%濃硫酸の0.5 f/dl溶液
が30℃において0.1以上、好ましくは0.2〜0,
6の対数粘度を有するものである0 上記アニリン酸化重合体の基本的な構造は、−(III
) (但し、Rは水素又はアルキル基を示す。)で表わされ
るキノンジイミン構造体を主たる繰返し単位として有す
る実質的に線状の重合体であって、ドーパントとしての
電子受容体を含むものでめるO かかるアニリン酸化重合体の化学構造は、赤外線吸収ス
ペクトル及び元素分析によって確認することができる。
上記アニリン酸化重合体は、電極表面上に粒状に付着し
た状態で得られる。本発明においてはかかるアニリン酸
化重合体を必要に応じて蒸留水等で洗浄した後、該アニ
IJン酸化重合体が付着している電極を作用極として電
解質溶液中で、アニリン酸化重合体の酸化還元電位より
低い電解電位にて還元することにより、電極表面上にア
ニリン酸化重合体の平滑な薄膜を得ることができる。上
記還元の際の電解電位は、通常−〇、 2 V vs 
SCE以下、好ましくは−1,OV vs SCE以下
とするのがよい0電極表面上に得られたアニリン酸化重
合体の薄膜は、容易に電極から剥離でき、自己保持性を
有する薄膜とすることができる〇 ′  本発明で用いる電解質溶液は、塩化カリウム、過
塩素酸ナトリウム等の水溶液、テトラエチルアンモニウ
ムバークロレイト、テトラブチルアンモニウムテトラフ
ルオロボレイト等の有機溶液が挙げられる。
上記のアニリン酸化重合体薄膜は上述の還元操作により
、重合体中のドーパントが一部脱ドーピングして導電性
が低下して半導性を有するものであるO 本発明においては、上記アニリン酸化重合体薄膜を前記
プロトン酸溶液中に浸漬する等の手段によりプロトン酸
溶液と接触させてプロトン酸を重合体中へ再ドーピング
することが可能である◇かかる方法により、低下した導
電性を向上させて良好な導電性を有するアニリン重合体
薄膜を得ることができる。
〈実施例〉 以下に本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例1 アニリン濃度が10重itチであり、硫酸をアニリンに
対して当量含有する水溶液中にP−型シリコンからなる
作用極、白金からなる対極を挿入し、+9VvsSCE
の定電位で電解酸化重合を25分間行ったところ、該シ
リコン電極上に粒状のアニリン酸化重合体を得た。
得られたアニリン酸化重合体を電極と共に、蒸留水で洗
浄した後、塩化カリウムを0.1 mol/l含有する
水溶液中に上記アニリン酸化重合体の付着した電極から
なる作用極、白金からなる対極を挿入し、−9VvsS
CEの定電位で還元反応を10分間行なったところ、シ
リコン電極上にフィルム状のアニIJン酸化重合体を得
た。次いでこれを蒸留水中に浸し、ビンセットにて重合
体を電極から剥離したところ、アニリン酸化重合体は、
水面上にフィルム状となって得ることができた◎かかる
アニリン酸化重合体薄膜の電導度は10 a/cl*で
あった。
得られたアニリン酸化重合体薄膜の表面の透過型電子顕
微鏡写真(以下、THM写真という0)を第1図に示し
た・ またアニリン重合体薄膜を、1N51t酸溶液中に浸し
た後蒸留水にて十分洗浄し、次いで乾燥した後、電導度
を測定したところ1.5s/ctnであり、リンに対し
て車量含有する水溶液中に、白金からなる作用極及び対
極を挿入し、+1VvsSCEの定電位で電解酸化重合
を5分間行なったところ、該作用極上に粒*’Q=vン
酸化重合体を得九。
得られたアニリン酸化重合体を電極と共に、蒸留水で洗
浄した後、テトラブチルアンモニウムバークロレイトを
0.1 fllol/l含有するアセトニトリル溶液中
に上記アニリン酸化重合体の付着した電極からなる作用
極、白金からなる対、極を挿入し、−1V vs SC
Eの定電位で還元反応を1分間行な−、たところ、作用
極上にフィルム状のアニリン酸化重合体を得た。次いで
これを蒸留水中に浸し、ピンセットにて重合体を電極か
ら剥離したところ、アニリン酸化重合体は、水面上にフ
ィルム状となって得ることができた0かかるアニリン酸
化重合体薄膜の電導度は10 37cmであった。
得られたアニリン酸化重合体薄膜の表面の透過型電子顕
微鏡写真(以下、 TEM写真という0)を第2図に示
した。
またアニリン重合体薄膜を、IN硫酸溶液中に浸した後
蒸留水にて十分洗浄し、次いで乾燥した後、電導度を測
定したところ2.3 s/amであ−、た〇比較例1 還元操作を行なわない以外は実施例1と同様にしてシリ
コン電極上に粒状のアニリン酸化重合体を得た@ この重合体の表面のTEM写真を第3図に■示した。
また上記アニリン酸化重合体が付着したシリコン電極を
、蒸留水中に浸しピンセットにて重合体を電極から剥離
しようとしたが、フィルム状に剥離不可能で粒状となっ
てビーカーの底に沈積したO比較例2 還元操作を行なわない以外は実施例2と同様にして白金
電極上に粒状のアニリン酸化重合体を得たO この重合体の表面のTEM写真を第4図に示したOまた
得られたアニリン酸化重合体は、比較例1と同様にフィ
ルム状とできなかった0
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、本発明で得られたアニリン酸化重
合体薄膜の表面状態を表わすTEM写真、第3図及び第
4図は、還元する前のアニリン酸化重合体薄膜の表面状
態を表わすTEM写真である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)プロトン酸を含有するアニリン溶液を、アニリン
    の酸化電位より高い電解電位にて電極表面上で電解酸化
    重合して粒状のアニリン酸化重合体を得、次いで電解質
    溶液中で上記アニリン酸化重合体をその酸化還元電位よ
    り低い電解電位にて還元することによって、電極表面上
    にアニリン酸化重合体の薄膜を形成させることを特徴と
    するアニリン酸化重合体薄膜の製造方法。
  2. (2)アニリンを、標準カロメル電極に対して+1Vよ
    り高い電解電位にて電解酸化重合することを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載のアニリン酸化重合体薄膜の
    製造方法。
  3. (3)アニリン酸化重合体を、標準カロメル電極に対し
    て−0.2Vより低い電解電位にて還元することを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載のアニリン酸化重合体
    薄膜の製造方法。
  4. (4)プロトン酸を含有するアニリン溶液を、アニリン
    の酸化電位より高い電解電位にて電極表面上で電解酸化
    重合して粒状のアニリン酸化重合体を得、次いで電解質
    溶液中で上記アニリン酸化重合体をその酸化還元電位よ
    り低い電解電位にて還元することによって、電極表面上
    にアニリン酸化重合体の薄膜を形成させ、次いで該薄膜
    をプロトン酸溶液と接触させてプロトン酸を再ドーピン
    グすることを特徴とするアニリン酸化重合体薄膜の製造
    方法。
  5. (5)アニリンを、標準カメロル電極に対して+1Vよ
    り高い電解電位にて電解酸化重合することを特徴とする
    特許請求の範囲第4項記載のアニリン酸化重合体薄膜の
    製造方法。
  6. (6)アニリン酸化重合体を、標準カロメル電極に対し
    て−0.2Vより低い電解電位にて還元することを特徴
    とする特許請求の範囲第4項記載のアニリン酸化重合体
    薄膜の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US10266955B2 (en) 2013-03-07 2019-04-23 Evonik Degussa Gmbh Electrochemical coupling of anilines

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