Master Chimie-Matériaux

Etude d’une polyaniline (PANi) : Synthèse, propriétés électrochimiques et électrochromes

Introduction La polyaniline (notée PANi) est un polymère conducteur trouvant de nombreuses applications en tant que capteur, composant électronique, revêtement anti-corrosion ou composé électrochrome. La forme réduite de la polyaniline est la Leucoéméraldine (LC). Elle est représentée sur le schéma 1 sous sa forme neutre (a) et sous sa forme protonée (b).
H N NH N H
AH A-

I.

H N
NH

H N+ H N

H N+ H

(a)

(b) Schéma 1 : PANi sous sa forme réduite (leucoéméraldine) (a) neutre, (b) protonée

La PANi possède des propriétés électrochromes : elle change de couleur selon sa forme redox ayant des couleurs différentes en raison de la présence d’un noyau aromatique qui oscille entre la forme benzénique et quinoïde. La leucoéméraldine (LC) est incolore. Elle s’oxyde en éméraldine (notée E, voir schéma 2 (a)) de couleur verte selon : LC → E +2 H+ + 2eL’éméraldine peut elle-même s’oxyder en pernigraniline (notée P, voir schéma 2 (b)) de couleur bleu-violet selon : E → P +2 H+ + 2eH N NH A
-

AN

N
N

N

AN
+

N

H

H

(a) E : éméraldine Schéma 2

(b) P : pernigraniline

1

La PANi peut être obtenue sous forme d’un film à la surface d’une électrode par oxydation électrochimique d’un monomère (l’aniline) en solution. L’électropolymérisation se produit un mécanisme radicalaire sur le schéma 3.
H N H H - eH N H H H N H

H H N H

H N

H N H

- 2 H+

H N HH

H N H

-2e H N H N H

-

- 2 H+

H N

H N

H N H

H H N H Etc

Schéma 3 : Mécanisme de polymérisation oxydative radicalaire

L’objectif de ce TP est de synthétiser des films de polymère par des méthodes électrochimiques dans différentes conditions (mode potentiodynamique et potentiostatique) puis d’étudier les caractéristiques électrochimiques et spectroscopiques des films.

II. Manipulations Le montage électrochimique est composé de 3