聚吡咯，缩写为PPy，是由吡咯聚合而成的有机聚合物，聚吡咯是广泛使用的高导电性和高稳定性杂环聚合物，主要用于电化学应用。它具有稳定氧化性和高水溶性，是高性价比的导电聚合物。聚吡咯与聚苯胺相比柔性更高，材料密度支持更高的比电容量。聚吡咯可通过标准的电化学技术制备而成，它还可通过水介质中的-萘磺酸(NSA)和过硫酸铵反应制备而成，在合成中掺杂这种聚合物可轻松改变表面电荷。
图1 电化学聚合法合成聚吡咯
特性
图2 聚吡咯的聚合历程
掺杂樟脑磺酸和十二烷基苯磺酸的聚吡咯的溶解性和电导率测量已有报道。[8]聚吡咯的电敏感性和低氧化电位使其在药物递送、化学传感器、电池、离子选择性电极、生物传感器和生物化学研究中具备潜在应用前景。聚吡咯是研究和使用较多的一种杂环共轭型导电高分子，通常为无定型黑色固体,以吡咯为单体，经过电化学氧化聚合制成导电性薄膜，氧化剂通常为三氯化铁、过硫酸铵等。聚吡咯可用化学聚合方法合成，电化学阳极氧化吡咯也是制备聚吡咯的有效手段。聚吡咯是一种空气稳定性好，易于电化学聚合成膜的导电聚合物，不溶不熔。它在酸性水溶液和多种有机电解液中都能电化学氧化聚合成膜，其电导率和力学强度等性质与电解液阴离子、溶剂、pH值和温度等聚合条件密切相关。导电聚吡咯具有共轭链氧化、对应阴离子掺杂结构，其电导率可达102～103S/cm，拉伸强度可达50～100MPa及很好的电化学氧化-还原可逆性。
导电机理
聚吡咯的结构有碳碳单键和碳碳双键交替排列成的共轭结构，双键是由σ电子和π电子构成的，σ电子被固定住无法自由移动，在碳原子间形成共价键。共轭双键中的2个π电子并没有固定在某个碳原子上，它们可以从一个碳原子转位到另一个碳原子上，即具有在整个分子链上延伸的倾向。即聚吡咯分子内的π电子云的重叠产生了整个分子共有的能带，π电子类似于金属导体中的自由电子。当有电场存在时，组成π键的电子可以沿着分子链移动。所以，PPy是可以导电的。在聚合物中，吡咯结构单元之间主要以α位相互联接，当在α位有取代基时聚合反应不能进行。[1]
工业应用
聚吡咯可用于生物、离子检测、超电容及防静电材料及光电化学电池的修饰电极、蓄电池的电极材料。此外，该物质还可以作为电磁屏蔽材料和气体分离膜材料，用于电解电容、电催化、导电聚合物复合材料等，应用范围很广。
导电添加剂
聚吡咯可用作热塑性塑料和热固性塑料的导电添加剂。聚丙烯复合材料构成了聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFC)。在聚丙烯复合材料中加入该物质会改变其导电性，聚吡咯可用于热塑性塑料和热固性塑料的导电添加剂。该物质主要用于制备各种电化学装置，包括超级电容、化学传感器、[染料敏化太阳能电池和锂离子电池。聚吡咯可用于各种应用如：心电图(ECG)用传感器的电极材料，储能应用电极材料，包覆硫化锂(Li2S)制备高性能阴极材料。
掺杂剂
聚吡咯的氧化电位比其单体低约1V左右，聚吡咯可以用化学掺杂法进行掺杂，掺杂后由于反离子的引入，具有一定离子导电能力。该物质除了作导电材料使用，如作为特种电极等场合外，还用于电显示材料等方面，作为线性共轭聚合物，该物质还具有一定光导电性质，小阴离子掺杂的聚吡咯在空气中会缓慢老化，导致其电导率降低。大的疏水阴离子掺杂的聚吡咯能在空气中保存数年而无显著的变化。[2]
参考文献
[1] 谢海明,韩明娟,于海英,等.聚吡咯的合成与新型双离子电池性能研究[J].高等学校化学学报, 2007, 1: 121-124.
[2] 吴维明.导电高分子聚吡咯传感器研究[D]. 硕士毕业论文, 浙江大学,2004.