El polipirrol ( PPy ) es un polímero orgánico obtenido por polimerización oxidativa del pirrol . Es un sólido con la fórmula H (C 4 H 2 NH) n H. Es un polímero intrínsecamente conductor , utilizado en los campos de la electrónica, óptica, biológica y médica. [2] [3]
Historia
Algunos de los primeros ejemplos de PPy fueron reportados en 1919 por Angeli y Pieroni, quienes informaron sobre la formación de negros pirrol a partir del bromuro de pirrol magnesio. [4] Desde entonces, la reacción de oxidación del pirrol se ha estudiado y se ha informado en la literatura científica.
El trabajo en polímeros conductores, incluidos polipirrol, politiofeno , polianilina y poliacetileno, fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 2000 a Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid y Hideki Shirakawa. [5]
Síntesis
Se pueden utilizar diferentes métodos para sintetizar PPy, pero los más comunes son la síntesis electroquímica y la oxidación química. [6] [3] [7]
Oxidación química del pirrol:
- n C 4 H 4 NH + 2n FeCl 3 → (C 4 H 2 NH) n + 2n FeCl 2 + 2n HCl
Se cree que el proceso se produce mediante la formación del catión radical pi C 4 H 4 NH + . Este electrófilo ataca el carbono C-2 de una molécula no oxidada de pirrol para dar un catión dimérico [(C 4 H 4 NH) 2 ] ++ . El proceso se repite muchas veces.
Las formas conductoras de PPy se preparan por oxidación ("dopaje p") del polímero:
- (C 4 H 2 NH) n + 0,2 X → [(C 4 H 2 NH) n X 0,2 ]
La polimerización y el dopaje p también se pueden efectuar electroquímicamente. El polímero conductor resultante se despega del ánodo. Los métodos de voltamperometría cíclica y cronocoulometría se pueden utilizar para la síntesis electroquímica de polipirrol. [8]
Propiedades
Las películas de PPy son amarillas pero se oscurecen en el aire debido a cierta oxidación. Las películas dopadas son azules o negras según el grado de polimerización y el espesor de la película. Son amorfos, mostrando solo una difracción débil. PPy se describe como "cuasi unidimensional" frente a unidimensional, ya que hay cierto entrecruzamiento y saltos de cadena. Las películas sin dopar y dopadas son insolubles en solventes pero hinchables. El dopaje hace que los materiales se vuelvan quebradizos. Son estables en el aire hasta 150 ° C a cuya temperatura el dopante comienza a evolucionar (p. Ej., Como HCl). [2]
PPy es un aislante, pero sus derivados oxidados son buenos conductores eléctricos. La conductividad del material depende de las condiciones y reactivos utilizados en la oxidación. Las conductividades varían de 2 a 100 S / cm. Las conductividades más altas están asociadas con aniones más grandes, como el tosilato . El dopado del polímero requiere que el material se hinche para adaptarse a los aniones compensadores de carga. Los cambios físicos asociados con esta carga y descarga se han discutido como una forma de músculo artificial. [9] La superficie de las películas de polipirrol presenta propiedades fractales y la difusión iónica a través de ellas muestra un patrón de difusión anómalo . [10] [11]
Aplicaciones
PPy y los polímeros conductores relacionados tienen dos aplicaciones principales en dispositivos electrónicos y para sensores químicos. [12]
Tendencias de investigación
PPy es un vehículo potencial para la administración de fármacos . La matriz polimérica sirve como contenedor de proteínas. [13]
El polipirrol se ha investigado como soporte de catalizador para pilas de combustible [14] y para sensibilizar electrocatalizadores catódicos. [15]
Junto con otros polímeros conjugados como polianilina, poli (etilendioxitiofeno), etc., se ha estudiado el polipirrol como material para "músculos artificiales", una tecnología que ofrece ventajas con respecto a los elementos de accionamiento de motor tradicionales. [dieciséis]
Se usó polipirrol para revestir sílice y sílice de fase inversa para producir un material capaz de intercambiar aniones y exhibir interacciones hidrófobas. [17]
El polipirrol se utilizó en la fabricación por microondas de nanotubos de carbono de paredes múltiples, un método rápido para cultivar CNT. [18]
Una esponja de poliuretano resistente al agua recubierta con una fina capa de polipirrol absorbe 20 veces su peso en aceite y es reutilizable. [19]
La fibra de polipirrol hilada en húmedo se puede preparar pirrol de polimerización química y DEHS como dopante. [20]
Ver también
Referencias
- ^ Yu, EH; Sundmacher, K. (2007). "Trans IChemE, Parte B, Seguridad de procesos y protección ambiental, 2007, 85 (B5): 489–493". Electrodos enzimáticos para la oxidación de glucosa por electropolimerización de pirrol . 85 (5): 489–493. doi : 10.1205 / psep07031 .
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