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Elektrisch leitfähige Polymere

Polypyrrol

Polypyrrol (PPy) wird oxidativ, meist durch anodische Polymerisation von Pyrrol hergestellt.

Abb.1
Idealisiertes Schema der oxidativen Polymerisation von Pyrrol

Die Polymerisation wird z.B. in Acetonitril, Methanol oder iso-Propanol mit Leitsalzen wie Lithiumperchlorat, Silberperchlorat oder [(C2H5)4N]+[BF4]- durchgeführt. Direkt auf der Anode entstehen schwarze oder kupferbronzene, flexible leitfähige Polypyrrol-Ffilme, in die die Leitsalz-Anionen als Gegenionen zu den positiven Ladungen im Polymer eingebaut sind. Die Leitfähigkeiten betragen 50 bis 100 S/cm. Je nach Synthesebedingungen trägt z.B. jede dritte oder vierte Pyrroleinheit eine positive Ladung. Die dotierten Polymerfilme sind über Monate an der Luft beständig.

Abb.2
Dotiertes Polypyrrol

Neutrales Polypyrrol wird durch elektrochemische Neutralisation von Perchlorat-haltigem Polypyrrol-Film erhalten. Es fällt als gelbgrünes, nicht leitendes Material an, das schon durch den Luftsauerstoff innerhalb von 15 Minuten reoxidiert wird.

Anwendung findet leitfähiges Polypyrrol in Batterien oder als Ionenaustauscher-Material.

Daneben finden sich einige eher exotische Einsatzgebiete, z.B. als sensoraktive Schicht zur Detektion von Gasen in so genannten "elektronischen Nasen". Gase wie NO2 dringen in die Polymerschicht ein, die dadurch quillt. Werden Polypyrrol-Filme auf Schwingquarze aufgebracht, so verringert sich in diesem Fall die Resonanzfrequenz des schwingenden Systems. Der Quellungsgrad hängt von der Konzentration der aus der Gasphase adsorbierten Moleküle ab und ist reversibel.

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