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导电聚合物因其导电性能好、制备工艺简单、环境稳定性高等优点被广泛应用于储能、传感器、金属防腐、电磁屏蔽和药物控制释放等领域。导电聚合物的性能与其形貌结构关联显著。开发形貌结构可控的导电聚合物聚合新策略以满足不同的应用需求仍是当今的研究热点。导电聚合物形貌结构不仅与单体自身结构有关,还与其制备方法和条件密切相关。选用具有光、电和pH响应基团的多功能掺杂剂理应也可以实现对导电聚合物形貌结构的调控。就电化学聚合而言,电解质对导电聚合物的形貌结构影响很大。离子液体作为新兴绿色溶剂,兼有支持电解质和溶剂两种功能,近年来被尝试用于导电聚合物的电化学合成。根据应用需求,设计、合成功能化离子液体来简化导电聚合物电合成体系、调控电聚合物产物的形貌结构与结构、进而提升其性能是一项有意义的工作。基于以上分析,本文探索了几种导电聚合物合成新策略。1.功能掺杂剂空间构型与存在形态调控聚吡咯形貌结构与电性质多功能掺杂剂的空间构型与含量对导电聚吡咯的形貌、结构与性能有重要影响。本文选用含偶氮苯基团的羧酸盐偶氮苯-4,4’-二羧酸二钠盐(ADDS=azobenzene-4,4’-disodium dicarboxylate salt)作为掺杂剂,首次通过紫外光辐照和介质pH来调控该掺杂剂的顺反构型和二价离子浓度,可控合成了具有不同形貌结构与电学性能的聚吡咯(PPy)。结果表明,在弱碱性条件下(pH=8.0),延长对ADDS水溶液的紫外辐照时间(0～15 min),形成的聚吡咯的形貌由纳米线(带)状经纳米片逐渐向纳米颗粒转变,这主要归因于ADDS水溶液中反式构型的二价阴离子的含量逐渐降低所致。在可见光条件下,改变ADDS水溶液的pH(从pH=8.0降至pH=3.0),得到的聚吡咯形貌从纳米线(带)向纳米颗粒逐渐转变,这主要归因于一价反式构型掺杂阴离子含量逐渐增多所致。由于反式构型的ADDS为平面线型分子,在弱碱性条件下,ADDS以二价阴离子存在,所以,相比于经紫外光照射的ADDS(部分反式构型转变为顺式构型)掺杂的聚吡咯的电导率(1.0 S·cm-1),全反式ADDS掺杂的聚吡咯的电导率更高(10.4 S·cm-1)。由此可见,通过紫外光和pH调控含偶氮苯基团的羧酸盐掺杂剂的空间构型和存在形态可以调控导电聚吡咯水凝胶的形貌结构与电学性能,这为导电聚合物水凝胶形貌结构调控提供了新策略,对合成特定形貌结构的导电聚合物水凝胶具有重要指导意义。2.功能化离子液体中苯胺的电化学聚合在质子化离子液体中电化学聚合苯胺通常需要外加质子源或者将苯胺单体预质子化才能得到性能良好的聚苯胺(PANI)。为简化聚合体系,本文选用阴阳离子都质子化的功能离子液体吡咯烷硫酸氢盐([Pyrr][HSO4])作电解质,提出一个在质子化离子液体中高效进行苯胺电聚合的新策略。结果表明,在该介质中进行苯胺电聚合不仅体系简单,无需外加质子源或者将苯胺单体预质子化,而且电聚合速率快,所得到的聚苯胺呈多孔结构且比电容高。与吡咯烷硝酸盐([Pyrr][NO3])为电解质的对照实验表明,[Pyrr][HSO4]的高效归因于HSO4-的高质子活度。该策略对于简化离子液体介质中苯胺电聚合体系,进一步提升离子液体介质中制备的聚苯胺的电化学性能具有指导意义。3.功能化离子液体中取代苯胺电化学聚合的取代基效应在质子化功能离子液体[Pyrr][HSO4]中,本文研究了苯胺邻位取代基对苯胺电化学聚合过程及其电聚合产物形貌结构与电学性质的影响。结果表明,取代基的给电子效应越强,苯胺的起始氧化电位越低。相反,取代基的吸电子效应越强,苯胺的起始氧化电位越高。这是由于氨基邻位取代基的给电子/吸电子效应影响了氨基对位C上的电子云密度所致。就制备的聚合物而言,在相同的电聚合条件下,含有给电子基团的聚苯胺的电化学活性(电容性能)要高于相应的吸电子基团的;但是,不管是给电子基团还是吸电子基团,含取代基的聚苯胺的电化学活性都低于相应的聚苯胺的。很明显,这是由于取代基的空间位阻效应不同所致。不仅如此,还观察到苯胺邻位上取代基不同,所得到的聚合物的形貌结构也明显不一样。与文献报道的水介质中制备的相应聚苯胺的形貌结构相比,也有很大差别。由此可见,介质也是影响导电聚合物合成的重要因素。4.功能有机盐苯胺糖精盐的制备、表征、电聚合及其糖精阴离子的电位控制释放本文用离子交换法合成了一种新型功能有机盐苯胺糖精盐([HANI][Sac]),并用核磁共振氢谱/碳谱、电喷雾质谱以及同步热分析等技术手段对其组成和性质等进行了表征。[HANI][Sac]可直接作为功能单体和支持电解质在乙腈介质中进行聚苯胺(PANI)的电合成。所得聚苯胺具有等级孔结构,糖精阴离子([Sac]-)的掺杂率高达33.5%。所得[Sac]-掺杂的聚苯胺(PANI-[Sac])可直接作为电化学控制药物释放体系。不同电位刺激条件下[Sac]-的体外释放动力学研究表明,相同时刻下[Sac]-的释放速率和释放百分比(释放量/上载量)随施加电位的负移而增加;[Sac]-的上载量和释放量也可以通过改变聚苯胺的聚合电量进行调控。本研究为基于导电聚合物的电化学控制药物释放体系的构建提供了一种新策略。