聚苯胺，高分子化合物的一种，具有特殊的 电学 、光学性质，经掺杂后可具有导电性及 电化学 性能。经一定处理后，可制得各种具有特殊功能的设备和材料，如可作为生物或化学 传感器 的 脲酶 传感器、 电子 场发射源、较传统锂 电极 材料在充放电过程中具有更优异的可逆性的电极材料、选择性膜材料、防 静电 和电磁 中子辐射防护服 、导电纤维、防腐材料，等等。聚苯胺因其具有的原料易得、合成工艺简单、 化学 及环境稳定性好等特点而得到了广泛的研究和应用。
聚苯胺的电活性源于分子链中的P电子共 轭 结构：随分子链中P电子体系的扩大，P成键态和P*反键态分别形成 价带 和 导带 ，这种非定域的P电子共轭结构经掺杂可形成P型和N型导电态。不同于其他导电 有机高分子化合物 在 氧化剂 作用下产生 阳离子 空位的掺杂机制，聚苯胺的掺杂过程中 电子 数目不发生改变，而是由掺杂的质子酸分解产生H+和对 阴离子 （如Cl-、 硫酸根 、 磷酸盐 等）进入主链，与胺和 亚胺 基团 中N 原子 结合形成 极子 和双极子离域到整个分子链的P键中，从而使聚苯胺呈现较高的导电性。这种独特的掺杂机制使得聚苯胺的掺杂和脱掺杂完全可逆，掺杂度受pH值和 电势 等因素的影响，并表现为外观颜色的相应变化，聚苯胺也因此具有 电化学 活性和电致变色特性。
简史
1826年， 德国 化学家Otto Unverdorben通过热解 蒸馏 靛蓝 首次制得 苯胺 （ 苯胺 ），产物当时被称为“Krystallin”，意即结晶，因其可与 硫酸 、磷酸形成盐的结晶。1840年，Fdtzsche从 蓝中得到无色的油状物苯胺，将其命名为aniline，该词源于 西班牙语 的anti（靛蓝）并在1856年用于 染料 工业。而且他可能制得了少量苯胺的低聚物，1862年HLhetbey也证实苯胺可以在氧化下形成某些固体颗粒。但由于对 有机高分子化合物 本质缺乏足够的认知，聚苯胺的实际研究拖延了几乎一个世纪，直到1984年，MacDiarmid提出了被广泛接受的苯式（还原单元）- 式（氧化单元）结构共存的模型。随着两种结构单元的含量不同，聚苯胺处于不同程度的氧化还原状态，并可以相互转化。不同氧化还原状态的聚苯胺可通过适当的掺杂方式获得导电聚苯胺。
理化性质
结构
聚 苯胺 的实际合成与结构研究始于20世纪初， 英国 的Green和 德国 的Willstatter两个研究小组采用各种氧化 剂和反应条件对苯胺进行氧化，得到一系列不同氧化程度的苯胺低聚物。Willstatter将苯胺的基本 氧化产物 和缩合产物统称为 苯胺黑 。而Green分别以 过氧化氢 ， NaClO3 为 氧化剂 合成了五种具有不同氧化程度的苯胺八隅体，并根据其氧化程度的不同分别命名为全还原式（leucoemeraldine）、单醌式（protoemeradine）、双醌式（emeraldine）、三醌式（nigraniline）、四醌式即全氧化式（pernigraniline）。这些结构形式及命名有的至今仍被采用。1968年，Honzl用缩聚方法合成了 苯基 封端的聚苯胺 齐聚物 ，同年Surville合成了聚 苯胺 半导体 并提出可能的结构形式，而聚苯胺的结构正式为人所认同是在1984年，MacDiarmid提出了聚苯胺可相互转化的4种形式，并认为无论用 化学 氧化法还是 电化学 方法合成的导电聚苯胺均对应于理想模型。中科院长春应化所的 王佛松 等人通过分析聚苯胺的IR和喇曼光谱，确认了醌环的存在并证明了苯、醌环的比例为3：1， MacDiarmid等人据此修正之前的模型，概括出了聚苯胺结构。
聚苯胺掺杂产物的结构，主要由 极化 子晶格模型和四环 苯醌 变体模型进行解释。聚 苯胺 的主要掺杂点是亚 胺 氮 。 质子 携带的正电荷经分子链内部的电荷转移，沿分子链产生 周期性 的分布。且 苯二胺 和醌二 亚胺 必须同时存在才能保证有效的质子酸掺杂。质子掺杂是聚苯胺由绝缘态转变为金属态的关键。本征态的聚苯胺（ pan ）是 绝缘体 ，质子酸掺杂或电氧化都可使聚苯胺 电导率 提高十几个数量级。掺杂态聚苯胺结构中x表示掺杂程度，由掺杂来决定；y表示氧化程度，由合成来决定；A表示质子酸中的 阴离子 ，由掺杂剂决定。然而聚 苯胺 的掺杂过程与其他导电 有机高分子化合物 的掺杂不同，通常导电高分子的掺杂总是伴随着其主链上 电子 的得失，而聚苯胺
在用 质子 酸掺杂时，电子数不发生变化。在掺杂过程中H+首先使 亚胺 上的 氮 质子化 ，这种质子化使得聚苯胺链上掺杂段的价带上出现了 空穴 ，即P型掺杂，形成一种稳定离域形式的聚翠绿亚胺原子团。亚胺氮 原子 所带的正电荷通过共轭作用沿分子链分散到邻近的原子上，从而增加体系的稳定性。在外 电场 的作用下，通过共轭π电子的 共振 ，使得空穴在整个链段上移动，显示出导电性。完全还原型（y=1）的全苯式结构（Leucoemeraldine base）和完全氧化型（y=0）的全醌式结构（Pernigraniline）都为 绝缘体 ，无法通过质子酸掺杂变为 导体 ，在0<y<1的 苯醌 交替结构的任一状态都能通过质子酸掺杂，从绝缘体变为导体，称为中间 氧化数 （Emeraldine）。一般来说 化学 法合成的聚苯胺y=0.5，即聚苯胺链上醌式环与苯式环之比为1：3， 电导率 最大。
有人用 量子化学 算出了中间氧化态聚 苯胺 的结构。各个方向环均偏离基准面，属于 反式，反式－己二烯二酸 构型，是一个不完全的锯齿状线形结构。进一步研究证实，掺杂态聚苯胺具有与本征态聚苯胺类似的构型。
掺杂
物质的 电学 性质取决于其 能带结构 ，物质的能带是由各分子或 原子轨道 重叠 而成，分为 价带 和 导带 。通常 禁 带宽 度>10.0 eV时， 电子 很难激发到导带，物质在室温下显绝缘性；而当禁带宽度为1.0eV左右时，电子则可通过热、振动或光等方式激发到导带，成为半导体。导电 有机高分子化合物 都有一个较长的P-电子共轭主链，因此又称为共轭高分子。P-电子 共轭体系 的成键和反键能带之间的 能隙 较小，约为1~3eV，接近于 无机化合物 半导体中的导带的价带能隙。进行掺杂可使其 电导率 增加甚至十几个数量级，接近于金属电导率。掺杂来源于半导体 化学 ，是指在纯净的无机 半导体材料 ，如硅、锗或 镓 中，加入少量具有不同 价态的第二种物质，以改变半导体材料中的 空穴 和自由 电子 的分布状态。导电高分子的掺杂不同于无机半导体的掺杂。无机半导体为 原子 的替代和镶嵌，而导电 有机高分子化合物 的掺杂则常伴随着氧化还原过程。对于无机半导体，掺杂剂可以嵌入到其晶格中，而导电高分子经掺杂后主链会发生变形和位移，但掺杂离子不能嵌入主链中去，只能存在于高分子链与链之间。 无机化合物 半导体掺杂后形成电子和空穴两种 载流子 ；而对于导电高分子，广为接受的载流子形式有孤子（soliton）、 极子 （polaron）、双极子（bipolaron）等，这些载流子与高分子链上共轭P- 电子 紧密相关，而掺杂离子是作为对离子存在的。
从掺杂量上来看，导电 有机高分子化合物 的掺杂量很大，可达一半以上，而无机半导体的掺杂量极低，仅为万分之几。另外，在导电聚合物中存在脱掺杂过程，掺杂/脱掺杂过程是可逆的，而无机半导体通常无法实现可逆的脱掺杂。聚苯胺的 质子 酸掺杂聚苯胺与质子酸反应， 电导率 大大提高，再与碱反应则又变为绝缘状态，即为质子酸掺杂和反掺杂。聚苯胺的掺杂机制同其它导电高分子的掺杂机制不同，那些高分子掺杂总是伴随着主链上 电子 的得失，而聚苯胺的质子酸掺杂没有改变主链上的电子数目，只是质子进入高分子主链上才使链带正电，为维持电中性， 阴离子 也进。半氧化型半还原型的本征态聚苯胺可进行质子酸掺杂，全氧化型聚 苯胺 可进行 离子注入 还原掺杂。全还原型聚苯胺只能进行碘掺杂和光助氧化掺杂。MacDiarmid提出当用 质子 酸进行掺杂时， 亚胺 基上的 氮 优先发生 质子化 ，酸中的氢质子与氮 原子 结合形成 价电子 离域到大分子结构中形成共轭大P键，使聚苯胺的导电性能提高。
聚苯胺除了质子酸掺杂外，还可以进行光诱导掺杂、离子注入掺杂及 电化学 掺杂等。光诱导掺杂又称/光助氧化掺杂，是在特定波长的光照射下，使某物质释放质子作为聚苯胺的掺杂剂进行反应。研究表明，该掺杂是聚 苯胺 涂层 在金属 表面能 发挥防腐作用的原因之一。有人通过紫外光加速VC-MAC（Vinylidene 氯化物 and 甲基 聚偏二氯乙烯 ）释放 质子 完成了聚苯胺的光诱导掺杂。而使用 离子注入 掺杂将K+离子注入全 氧化数 聚苯胺中可以发生还原掺杂，离子注入区呈现n型半导体特性。当有40keVK+离子束注入后，聚苯胺薄膜的 电导率 随着剂量的增加而迅速增加。在 电极 表面发生的共轭 有机高分子化合物 的掺杂为 电化学 掺杂。通过改变电极 电势 使涂覆在电极表面的聚合物膜与电极之间发生电荷转移，即可完成掺杂过程。电 化学 掺杂可以实现许多 化学 掺杂法无法实现的掺杂反应，也可以通过控制高分子与电极之间的 电压 来改变掺杂程度，且掺杂与脱掺杂是一个完全可逆的过程，该过程中无需除去任何化学产物。
溶解性
聚苯胺由于其链刚性和链间 强相互作用 ，使它的可溶性极差，在大部分常用的有机 溶剂 中几乎不溶，仅部分溶于N,N-二甲基甲 胺和 N-甲基吡咯烷酮 ，这就给 表征 带来一定的困难，并且极大地限制了聚苯胺的应用。通过结构修饰（ 衍生物 、接枝、共聚）、掺杂诱导、聚合、复合和制备 胶体 颗粒等方法获得可溶性或水溶性的导电聚苯胺。如在聚苯胺分子链上引入 磺酸 基团 可得到水溶性导电 有机高分子化合物 。
不过聚苯胺溶液即使在很低的浓度（<5%）下也有较强的 凝胶 化倾向，在纺丝溶液所需要的高浓度（>20%）下，凝胶化倾向变得更加明显。以 NMP 为 溶剂 溶解高分子质量的聚苯胺，并加入二 甲基 氮丙 作为凝胶 抑制剂 ，可获得稳定溶液，这是因为二甲基氮丙啶破坏了分子链间的 氢键 ，阻碍了凝胶作用。但这种溶剂价格昂贵，实用性前景不佳。
导电性
聚苯胺的导电性受pH值和温度影响较大，当pH>4时， 电导率 与pH无关，呈 绝缘体 性质；当2<pH<4时，电导率随溶液pH值的降低而迅速增加，其表现为半导体特性；当pH<2时，呈金属特性，此时掺杂百分率已超过40%，掺杂产物已具有较好的导电性；此后，pH值再减小时，掺杂百分率及电导率变化幅度不大。研究表明，即使用12.0mol/L的 盐酸 ，掺杂百分率也只有46.7%，即分子链中平均每两个 氮 只有不到一个被 质子化 。
电导率与温度在一定温度范围可认为随着温度的升高其电导率增大。在一定pH值下，随 电势 升高， 电导率 逐渐增大，随后达到一个平台。当电位继续升高时，电导率却急剧下降，最后呈现 绝缘体 行为。扫描电位的变化反映在聚苯胺的结构上，说明聚苯胺表现的状态中，最高 氧化数 和最低还原态均为绝缘状态，而只有中间的半氧化态呈导电性。
另外，电导率较高的样品温度依赖性较弱，而电导率较低的样品温度依赖性较强。聚苯胺的电导性不仅与主链结构有关，而且与 取代基 及取代位置有关。 苯环 上取代的聚苯胺由于取代基增大了苯环间的平面扭曲角，使主链上的P 电子 定域性增强，致使 有机高分子化合物 的 电导率 降低。而在 胺基 氮 上取代的 苯胺 衍生物 电导率和其 烷基 取代基的长短有关，即取代基越长，产物的分子量越低，在有机 溶剂 中的 溶解度 越大，但电导率随之下降。芳香基取代的聚苯胺的电导率高于 基衍生物的电导率。有人还尝试 碳纳米管 掺杂聚苯胺，结果表明碳纳米管的掺入可以有效地提高聚苯胺材料的电性能，但对光性能有着相反的影响。
电致变色性
电致变色是指在外加偏电压感应下，材料的光吸收或光散射特性的变化。这种颜色的变化在外加 电场 移去后仍能完整地保留。聚苯胺的一个重要特性就是电致变色性，当 电势 在-0.2~+1.0V之间时，聚苯胺的颜色随电位变化而变化，由亮黄色（-0.2V）变成绿色（+0.5V），再变至暗蓝色（+0.8V），最后变成黑色（+1.0V），呈现完全可逆的 电化学 活性和电致变色效应。当电位变化范围缩小到-0.15~0.4 V时，其电致变色的循环次数可达1,000,000次以上，响应时间在100 ms以内。
光学性质
聚苯胺分子主链上含有大量的共轭P 电子 ，当受强光照射时，聚苯胺 价带 中的电子将受激发至 导带 ，出现附加的电子- 空穴 对，即本征光电导，同时激发带中的杂质 能级 上的电子或空穴而改变其 电导率 ，具有显著的光电转换效应。而且在不同的光源照射下响应非常复杂且非常迅速。在 激光 作用下，聚苯胺表现出高 非线性光学 特性，可用于信息存贮、调频、 光开关 和光 计算机 等技术上。
三阶非线性光学效应主要来自 载流子 自定域而形成的 激子 传输，并且主要依赖于掺杂度、聚合条件以及主链的构相和取向、共轭长度、 取代基 种类等，不同的 氧化数 和掺杂度的聚苯胺具有不同的三阶非线性光学系数。
表征
聚苯胺的表征手段有电导率测量、TG-DTA、XRD、FTIR、UV-vis、XPS、TEM和 sem 等。其中，TG- DTA测定复合前后的热稳定性变化，XRD测定复合前后的晶型变化，FTIR测定复合前后的 官能团 变化，UV-vis可表征NCs结构及 pan 掺杂状态的变化，XPS 结合能 可表征NCs中各元素 化学 态的变化和掺杂剂对N结合能的影响，TEM和SEM直观显示出NCs的形貌；而根据聚苯胺的特殊功能，又有特殊的 表征 手段，如通过电 化学 阻抗 谱和 阳极 极化曲线表征防腐蚀性能，通过 循环伏安法 表征 电极 性能，通过磁化系数、 电子 顺磁 共振 技术、比饱和 磁化强度 、SQUID表征磁性能等。各表征手段中，以TEM和 sem 的形貌表征最为直观。
聚苯胺紫外光谱 图册 参考资料。
合成
常用的聚苯胺合成方法有 化学 氧化合成与 电化学 合成。 化学 氧化合成法适宜大批量合成聚苯胺，易于进行 工业化生产；电化学合成法适宜小批量合成特种性能聚苯胺，多用于科学研究。
化学氧化法
化学氧化法通常是在酸性介质中，采用水溶性 引发剂 引发 单体 发生氧化聚合。合成主要受反应介质酸种类及浓度、 氧化剂 种类及浓度、 苯胺 单体浓度、反应温度和反应时间等的影响。所用的引发剂主要有（NH4）2SO8、 重铬酸钾 、KIO3、 三氯化铁 、FeCl4、 过氧化氢 、Ce（SO4）2、MnO2、BPO（ 过氧化 苯甲酰），其中（NH4）2SO8由于不含金属离子，氧化能力强，后处理方便，是最常用的氧化剂。也有用（NH4）2S2O8和 碳酸酯 类 过氧化物 组成复合氧化剂。而以Fe2+为 催化 剂和H2O2为氧化剂可合成高溶解性的聚苯胺。
聚苯胺在酸性介质中合成的同时可能被掺杂。 盐酸 掺杂虽然可使聚苯胺获得较高的 电导率 ，但由于HCl易挥发，容易发生去掺杂；而用 硫酸 、HClO4等非 挥发性 的 质子 酸掺杂时，在真空干燥下它们会残留在聚苯胺的表面，影响产品的质量。从应用的角度考虑，有机质子酸掺杂的聚苯胺具有更广阔的应用前景，十二 烷基 磺酸 、 直链烷基苯磺酸 、 樟脑磺酸 、 磺酸以及2，4- 二硝基萘酚 7-磺酸（NONSA）等作为酸性介质的同时又可作为掺杂剂，可获得功能质子酸掺杂的聚合物。这是提高掺杂态聚苯胺稳定性和溶解性的重要手段之一。
化学 氧化法所得到的 有机高分子化合物 溶液可通过流涎法来制备大面积支撑膜，适用于制备大构件元件和进行结构剪裁，并可通过选用合适的氧化 还原剂 来调节 氧化数 。常用的化学聚合方法主要有溶液聚合、乳液聚合、微乳液聚合、模板聚合和酶催化法等。不使用模板的方法也可以叫自组装法（self-assembled method， SAM）。
溶液聚合
通常采用 盐酸 、 硫酸 或高氯酸水溶液为介质，将 引发剂 溶液缓慢滴入 单体 溶液中引发聚合，产物易于纯化；缺点是聚合过程影响因素多， 分子量分布 较宽，所得产品在 电导率 、溶解性以及熔融加工性等方面均有缺陷。一般溶液法合成路线为：取定量的 苯胺 单体滴入盐酸稀溶液，再向其中缓慢滴入引发剂，如要求较高质量可通N2保护，低温搅拌，反应结束后直接过滤、洗涤、干燥后即得聚苯胺产品。
非均相聚合
非均相聚合通常是先将反应单体分散在 水溶液 中并利用机械搅拌或 超声波 振荡等方法，使单体形成具有一定直径的液滴，再利用 表面活性剂 改性，使形成的液滴能稳定悬浮分散于溶液中。 链反应 引发剂 通常溶解于连续相中，而聚合反应则被限制在液滴中进行，从而实现对产物尺寸和形貌的控制。非均相聚合法可分为乳液聚合、 胶束 聚合、悬浮聚合、分散聚合和 溶胶 凝胶 聚合等。根据乳液滴或悬浮微粒的尺寸，又可分为乳液聚合、微乳液聚合、悬浮聚合和微悬浮聚合。
乳液聚合
乳液聚合能获得较大分子量，聚合过程中使用较低的 氧化剂 （引发剂）用量，优点在于聚合热有效分散于 水相，避免局部 过热 ，体系黏度变化小，而且其溶解性、分子量、热稳定性及结晶形态方面的性能都明显优于溶液聚合；但乳液聚合体系中 乳化剂 的浓度大，不易完全去除，给产物的纯化不利，并且需要大量的有机 溶剂 和 沉淀剂 ，制备成本较高。经典乳液聚合法为：采用 直链烷基苯磺酸 （DBSA）作为乳化剂，同时加入水、 二甲苯 及 苯胺 ，加入 过 硫酸 引发反应，反应一定时间加入丙 使 pan /DBSA 沉淀，洗涤、干燥即可得到聚苯胺产物。多用十二烷基苯磺酸是因为它在反应体系中既是乳化剂又能提供酸性条件，还会以掺杂酸进入聚苯胺分子。
微乳液聚合
微乳液是一种外观透明或半透明、低黏度的 热力学 稳定体系，其分散液滴小于100nm。可分成反相微乳液（W/O）、双连续相微乳液和正相微乳液（O/W，其实正向乳液聚合就是一般意义上的乳液聚合，但因为在微乳液中反相聚合用的较多，正相反而显得另类）。尤其是反相微乳液聚合已经越来越多地用于制备聚苯胺纳米粒子，其 粒径 可达10nm，而且分布较均一。反相微乳液聚合中的水油比是制备的关键的因素，能影响到粒子的大小和形态。一般随水油比的增大，纳米粒子直径逐渐增大。
微乳液聚合被认为是最理想的聚苯胺合成方法之一。该法反应条件容易控制、产物粒径均匀，而且因其粒径都在纳米级别，从而使产物具有了纳米粒子的特性。所得聚 苯胺 产物的 电导率 、产率和溶解性均有提高，且其链结构规整性好、 结晶度 高。
反相微乳液聚合制备的聚苯胺粒径小，导电性和结晶度也较好。但有时其粒子形状会发生从球形到针形乃至 薄片 形的转化。合成聚苯胺方法为：向HCl溶液中加入过硫酸 铵 、SDBA、 丁醇 （助 乳化剂 ），这样的混合液一经搅拌很容易配成透明的微乳液，接着往上述乳液中滴加一定量的苯胺 单体 ，在室温下持续搅拌反应24 h，破乳即得聚苯胺。
与反相微乳液不同，利用O/W微乳液（正相微乳液）制备纳米粒子的例子并不多。这种方法可以得到分散在水相中的憎水 有机高分子化合物 纳米颗粒 ，其优点是快速聚合和可以形成分子量很高的聚合物。在O/W微乳液体系中乳化剂及助乳化剂的浓度很高，水溶性 引发剂 存在于水连续相中，苯胺单体浓度很低，主要被增溶于微乳液液滴内，极少量存在于水连续相中。在微乳液聚合过程中，溶解于水中的活性 基团 会迅速被 胶束 中的 单体 捕捉而引发聚合。因胶束数量很大，故聚合反应 速率 很快。典型的聚苯胺正相微乳液聚合过程为：将苯胺、 k12 和 盐酸 搅拌混合，滴加APS溶液，整个聚合过程应控制在20℃，反应持续12 h后，破乳即可。有报道 电导率 达9.1S/cm。
模板聚合
具有特殊形貌与功能的聚 苯胺 的设计与合成一直是聚苯胺研究的热点之一。所采用的主要是模板聚合法。这也是最有效、最简便的制备纳米结构的方法之一。在反应体系中加入 沸石 、多孔膜、多孔 氧化铝 膜等作为模板，使聚合反应发生在模板孔洞中实现结构有序排列的方法叫做硬模板合成，它可以通过调节模板孔洞尺寸来改变产物的直径及长度，可控性较好，但由于需要分离模板以及在分离时可能会破坏 有机高分子化合物 结构或形成额外的共聚结构而限制了其应用。
采用模板法合成聚苯胺 纳米材料 的一般步骤为：先将模板（多孔氧化铝膜、沸石和多孔膜等）浸入溶有苯胺 单体 的酸性溶液中，再通 过氧化 剂（APS和KPS等）、 电极 电势 或其他方式引发聚合 链反应 。反应进行一段时间后，模板的孔径中会生成直径略小的聚 苯胺 纳米材料。模板法的优点是产物的形貌和尺寸易于控制，有效地防止了分子链间的相互作用、交联以及结构缺陷的产生。用做聚苯胺合成的模板主要是 胶束 和反胶束。胶束聚合多采用 阴离子 型 表面活性剂 ，尤其是能自掺杂的表面活性剂，但产品粒度不均， 电导率 也相对较低。研究表明反应物在胶束中的位置是影响反应 速率 、选择性以及产率的重要因素之一，而苯胺的聚合发生在胶束/水的界面上，生成的聚苯胺颗粒以静电斥力 吸附 或嵌入表面活性剂分子而得以稳定。
模板聚合的优势之一在于有可能合成结构单一的聚苯胺，即所谓的模板导向聚合，在反应体系中加入聚阴离子 电解质 ，在反应过程中，模板在促使苯胺 单体 对位取代以保证获得头-尾聚合的同时，为聚 苯胺 的掺杂提供补偿离子和使聚苯胺具有水溶性。这也叫做软模板合成或自组装方法。用作软模板的有 表面活性剂 和有机掺杂剂，其原理是可在 水溶液 中自组装成具有特定形貌的有序结构，但是该方法在需要使用结构相对复杂、体积相对庞大的特殊功能性掺杂剂，可能会影响产物的结构及性能，且不利于大规模的合成。
有一个较新的趋势是使用酶，主要用 过氧化氢 酶（ 辣根 过氧化氢酶，horseradish peroxidase，HRP）来 催化 过氧化 氢的分解，利用过氧化氢氧化使苯胺聚合。但由于聚合是在水体系中进行，而聚苯胺不溶于水，因此很快会从水中析出，导致仅能得到分子量很低的寡聚体。其他可作为酶催化的模板有 聚苯乙烯磺酸钠 （SPS）和聚乙烯磺酸钠（PVS）等。
模板合成麻烦之处在于需要用 碱液 等试剂移除模板，模板的溶解会导致孔径中的 纳米材料 因失去支撑而团聚，而且碱性环境会导致聚苯胺解掺杂，改变产物的原有形貌。有人尝试选取萘磺酸（NSA）作为模板，因为NSA在作为模板的同时又作为掺杂剂进入反应产物中，并不需要在反应结束后除去。还有人使用 阳极 氧化铝 （AAO）作为模板，在其孔隙中合成的聚苯胺纳米纤维具有良好的取向性、规整度和力学性能。这主要是由于AAO的孔隙是定位取向的，聚 苯胺 沿着孔壁生成所致。
界面聚合
2003年首先采用此法合成了聚苯胺纳米纤维。界面聚合（interfacial polymerization）利用油/水界面将苯胺与 氧化剂 分离，苯胺 单体 溶解于有机相中（如 四氯化碳 ，CS2，苯和甲苯等），氧化剂和掺杂酸（如：HCl， 硝酸 和 硫酸 等）溶解于水相中，二者在相界面接触并发生氧化反应。随着反应的进行，在相界面处，反应物浓度不断降低，促使未反应的苯胺和氧化剂由于浓度差而不断扩散至相界面，从而保证反应的连续进行，直至反应物消耗完毕。两相界面既是苯胺与氧化剂的接触面又是反应面，从而控制了聚合反应发生的剧烈程度，避免了苯胺的过度氧化和二次生长，有利于规整形貌的聚 苯胺 的合成。界面聚合的优点包括：产物的合成和纯化较为简便，无需移除模板；产物形貌规整，一致性很高；聚合反应的规模可控，重现性好。
在界面聚合过程中，通过加入一定量的 表面活性剂 ，可以控制合成的聚苯胺纤维的直径，而加入 乳化剂 可有效减少有机 溶剂 的用量，提高/油/水两相界面面积，缩短聚合反应时间。
有人把界面聚合和传统 化学 聚合相结合，提出了直接混合法（rapid mixing method， RMM）。反应在室温下进行，且不控制反应温度。以掺杂酸溶液作为溶剂，将 苯胺 和 氧化剂 分别配成溶液后在室温下迅速混合，静置反应一定时间，反应液经纯化处理后，即可得到产物。
种子聚合
种子聚合法是以一定形貌的 晶种 作为结构引导剂，使得 单体 在聚合的过程中， pan 形貌的形成朝着晶种的形貌生长。在晶种法中，以纤维状聚苯胺/ 无机化合物 NCs为例，少量的无机纳米纤维如单层碳纳米管束、V2O5的纳米纤维等作为种子，采用种子聚合法合成了PAn纳米复合纤维。核壳粒子的形貌由晶种粒子的形貌和HCl与 苯胺 单体的比决定；在强酸性介质中用亲 水晶 种颗粒种子聚合苯胺制备了 覆盆子 结构的颗粒，而在中性介质中用疏水晶种颗粒种子聚合了表面平滑的颗粒。
电化学聚合法
在 电场 作用下使 电解液 中的 单体 在惰性 电极 表面发生氧化聚合，其优点是能直接获得与电极 基体 结合力较 强的 有机高分子化合物 薄膜，并可通过 电势 控制聚合物的性质，也可直接进行原位 电学 或光学测定。在含苯胺的 电解质 溶液中，选择适当的电化学条件，使苯胺在 阳极 上发生氧化聚合反应，生成 黏附 或沉积于于电极表面的聚苯胺薄膜或粉末。操作过程为：氨与 氢氟酸 反应制得电解质溶液，以铂丝为对电极，铂微盘电极为工作电极，Cu/CuF2为 参比电极 ，在含电解质和苯胺的 电解池 中，以 循环伏安法 进行 电化学 聚合，反应一段时间后，聚苯胺便 吸附 在电极上，形成薄膜。与 化学 聚合法相比，电化学方法操作简便，聚合和掺杂同时进行；可通过改变聚合 电势 和电量控制聚 苯胺 膜的 氧化数 和厚度；所得产物无需分离步骤。
不同环境下电化学聚合机理 图册 参考资料。
电化学法包括循环伏安法、恒电流法、恒电势法、脉冲电流法等。其中，循环伏安法制得的聚苯胺膜质地均匀、导电性良好、氧化还原可逆性优良、膜厚易控制以及膜与 基体 结合牢固、可获得自支撑膜，应用最为广泛。聚合体系多为三 电极 系统，主要由 电解液 、工作电极、对电极、 参比电极 和 电化学工作站 组成。常用的工作电极为铂片、 阳极 铝氧化物和 锡氧化物玻璃（ITO）等，对电极多采用铂电极，而参比电极为饱和 甘汞电极 或标准Ag/AgCl电极等。电极材料、电极 电势 、 电解质 溶液的pH值及其种类对苯胺的聚合都有一定的影响。其中，电解质 阴离子 对 苯胺 阳极聚合速度有较大影响，聚合速度顺序为 硫酸 >H3PO4>HClO4，但所得聚苯胺结构基本相似。
苯胺在 电化学 聚合时颜色根据外界有所变化，在酸性溶液中是蓝色的，而在碱性溶液中 阳极氧化 时生成深黄色的物质。
电化学聚合中反应选择性差，因为 单体 的氧化电位一般比所得 有机高分子化合物 的可逆氧化还原电位高，因此在聚合过程中可能出现聚合物链的 过氧化 ；单体聚合活性中心的选择性较差，几乎所有电化学聚合都存在不同程度的交联；反应完成后从 电极 表面转移聚苯胺的过程有可能导致产物形貌发生变化。此外，电化学聚合受电极面积制约，不利于大规模生产，所得产物的可加工性差、批量小。
其他合成方法
辐射合成法是通过光能或其他 射线 引发 苯胺 单体聚合。该法合成的聚苯胺形貌受辐射源的波长、照射面积和辐射形状等因素的影响。采用紫外辐射时易得到球型形貌，而采用 可见光 辐射时产物则倾向于纤维形貌。
声 化学 聚合法与化学氧化法类似，区别在于声化学聚合法在滴加APS到ANI溶液中引发链反应时，利用 超声波 振荡使混合溶液充分分散并发生聚合反应。
聚合机理
由于苯胺的化学聚合速度很快，很难跟踪和分离中间产物，而 电化学 聚合相对较易控制和跟踪观察，所以 聚 苯胺 早期机理的研究主要建立在电化学的基础上。一般认为苯胺的聚合是一种介于典型逐步增长与典型 自由基 链增长之间的聚合反应。由于苯胺的氧化 电势 远高于二聚体，苯胺 单体 氧化形成二聚体是聚合反应的控制步骤；二聚体形成后，立即氧化成 阳离子 自由基，进一步氧化 脱氢 芳构化而生成 三聚体 ；这样重复亲电取代-芳构化过程，即可使链增长持续进行。不过有人提出苯胺氧化到二聚体的形成并不是聚合反应中的最慢步骤，只是表现出需要最高的 电化学 氧化电位。 速率 的决定步骤是与体系平衡电位由0.40V上升到0.78V的聚合阶段相关。
Nicolas-Debarnot 提出的 苯胺 化学 聚合过程 图册 参考资料。
有人认为苯胺氧化聚合是按类似于缩聚反应的历程进行，即各种 阳离子 自由基 间缩合形成聚合物。首先 苯胺 氮 失去一个 电子 形成自由基阳离子，与pH值大小无关；这是速率决定步骤，可通过 氧化剂 来加速，随后的反应便是自动加速的。阳离子自由基存在三种共振形式，其中形式 取代基 诱导效应 最强而位阻最弱，因此反应性最强；接着自由基阳离子在酸性介质中发生“头-尾”偶合反应，从而形成二聚体，二聚体氧化形成新的自由基阳离子，再与 单体 阳离子自由基或二聚体阳离子自由基反应形成 三聚体 或四聚体；继续进行 缩合反应 形成聚合物。
酸性溶液中制得的聚 苯胺 一般为 墨绿色 ，具有较高的导电性、电 化学 活性和稳定性。研究表明苯胺在酸性 溶液中的聚合是通过头-尾偶合，即通过N原子和芳环上的C-4位的 碳 间的偶合，从而形成分子长链。而一旦 反应中间体 被氧化，则整个聚合反应停止。
苯胺在碱性溶液中 阳极氧化 时生成深黄色的物质。苯胺在碱性溶液中氧化时生成两种可溶性中间物，其氧化机理可能为形成的 自由基 在碱性溶液中不稳定，很容易失去一个 质子 形成新自由基，后者在 1.1 V左右进一步氧化带正电荷的可溶性中间物并在 电极 上发生聚合，还有少部分在传递过程中分解。
影响因素
反应温度对聚 苯胺 的 电导率 影响不是很大，在低温下（冰水浴）聚合有利于提高聚苯胺的分子量并获得 分子量分布 较窄的产物。在 过硫酸铵 体系中，在一定温度范围内，随着反应体系温度升高，产物产率增加。不过苯胺聚合是 放热反应 ，且聚合过程有一个自加速过程。如果 单体 浓度过高会发生暴聚。
在一定范围内，随着 氧化剂 用量的增加， 有机高分子化合物 产率和电导率也增加。当氧化剂用量过多时，体系活性中心相对较多，不利于生成高分子量的聚苯胺，且聚苯胺的过氧化程度增加， 电导率 下降。
苯胺在HCl，HBr， 硫酸 ，HClO4， 硝酸 ，CH3COOH，HBF4及 对甲苯磺酸 等介质中聚合都能得到聚苯胺，而在H2SO4，HCl，HClO4体系中可得到高电导率的聚苯胺，在HNO3，CH3COOH体系中所得到的聚 苯胺 为 绝缘体 。非 挥发性 的 质子 酸如 硫酸 ，HClO4最终会残留在聚苯胺的表面，影响产品质量，最常用的介质酸是HCl。质子酸在苯胺聚合过程中的主要作用是提供质子，并保证聚合体系有足够酸度的作用，使反应按1，4-偶联方式发生。只有在适当的酸度条件下，苯胺的聚合才按1，4-偶联方式发生。酸度过低，聚合按头-尾和头-头两种方式相连，得到大量 偶氮 副产物。当酸度过高时，又会发生芳环上的 取代反应 使 电导率 下降。当 单体 浓度为0.5 摩尔 L-1时，最佳酸浓度范围为1.0~2.0mol.L-1。
应用
涂料
聚苯胺 涂层 也指涂料，是采用机械涂膜的方法在金属，如 冷轧钢 、 低碳钢 、铝、铜等表面形成均匀完整的聚苯胺防腐膜，其防腐的机理是使金属 钝化 ，在金属表面形成起保护作用的氧化层，且涂覆适合的涂层可以导致腐蚀 电势 迁移，从而降低金属的腐蚀 速率 。而且因其具有原料易得、合成简单、无污染、质量轻等诸多优点，而被认为是新一代环境可接受的高效 防腐涂料 ；但 pan 不易加工成型，不溶于常规有机 溶剂 ，且纯聚苯胺对金属的粘结性很差，且价格昂贵，利用率低，在实用化中存在一定的障碍。人们通常把聚苯胺作为防腐涂料的添加剂，使之形成聚苯胺系防腐涂料。聚苯胺涂料按物质的不同分为单一聚苯胺涂料、聚 苯胺 为 底漆 的涂料、聚苯胺与传统涂料的共混涂料三类。
1985年，Deberry发现在 不锈钢 上电沉积的聚苯胺膜能显著降低不锈钢在硫酸溶液中的腐蚀 速率 ，其实就是单一聚苯胺涂料，即苯胺在酸溶液通过电 化学 聚合反应直接在金属 电极 表面沉积得到聚苯胺 涂层 。但这种方法难以用于较大的金属部件。
聚苯胺为底漆的涂料是指在聚苯胺涂层上涂敷传统聚合物为 墙面漆 ，与聚苯胺形成复合涂层。它的优点是不需要考虑涂料中聚苯胺的分散性，每一种涂料各自发挥作用。防腐性能则是这些作用的加和，面漆层一般起物理屏蔽作用。 美国 Los Alamos和 美国航空航天局 的联合研究小组首次发现聚苯胺可作为 中碳钢 的 防腐涂料 。
聚苯胺与传统涂料共混涂料是指将聚 苯胺 粉末与常规涂料成膜物质（如 ep 、 丙烯酸甲酯 等）混合后进行涂敷，可获得聚苯胺共混防腐涂层，此方法是用于研究聚苯胺防腐性能和机理的最多的方法。它不同于聚苯胺为 底漆 的涂料，涂料的防腐性能是各组分有机相互作用的结果。
聚苯胺除了防腐涂料，还可以用来制备 电磁干扰 （EMI）屏蔽涂料和抗静电涂料。 有机高分子化合物 的导电性使得 涂层 对裸露的金属区域都能起到 钝化 作用，而EMI屏蔽的原理是：采用低阻值的导体材料，并利用 电磁波 在屏蔽导体表面的反射和在导体内部的吸收以及传输过程的损耗而产生阻碍其传播的作用，当导电 pan 作为导体材料时，可以在一定程度上解决金属导电填料存在的价格昂贵、密度高、容易被氧化或腐蚀等弊端。有人以导电PAn包裹碳基材料为主要导电成分，以热塑性 没药树 为主要成膜物质制备了EMI屏蔽涂料。
聚苯胺防腐机理尚不明确，科研人员提出了很多理论，包括屏蔽机理、 电场 机理、双极性 涂层 机理、 吸附 机理、 阳极 保护机理、掺杂剂离子缓蚀机理以及 阴极 保护机理等。可以肯定的是在 氧化数 的转变中，聚苯胺的氧化还原 电势 远高于金属，这是聚苯胺具有金属防腐能力的原因之一。
聚苯胺在环境pH值≥7时具有完全氧化态（LEB）和半氧化态（EB）结构，这两种结构的聚苯胺在金属的防护过程中，只起到一种机械隔离作用，它类似于金属表面的非金属涂装保护这种形式。
当金属表面的聚苯胺有缺损时，对该部位不起到保护作用；而当聚苯胺在环境pH值<7时，聚 苯胺 结构发生变化，形成聚苯胺盐（ES）形态，此时聚苯胺具有良好的导电性和 电化学 活性。这种形态的聚苯胺在金属的防护中不但具有机械隔离作用而且具有一定的催化 钝化 作用。
当金属表面的聚苯胺有缺损时，它对该部位起一种催化钝化作用，使缺损聚苯胺 涂层 的金属裸露部分在酸性条件下，发生阳极氧化反应，快速恢复表面钝化层。
有人将聚苯胺/ 聚甲基丙烯酸甲酯 的复合涂层材料用于低浓度氨气的探测，根据 复合材料 的不同 电导率 可探测氨气的极限浓度在（10~4000）×10范围内。而当 氮气 充入后，复合涂层的电导率和透光率可以迅速恢复到初始状态，从而实现循环使用。
电池
聚苯胺具有储存电荷的能力高、对氧和水稳定性好、 电化学 性能良好、密度小和有可逆的氧化/还原特性等特点，在 配位化合物 电极 中既可作为导电基质又可作为活性物质，已被用于 有机高分子化合物 锂电池 及 太阳能电池 等的电极材料。
用聚苯胺做成的塑料电池不仅重量轻，且库伦效率超过95%，它的理论能量密度可达500Wh/kg以上，是 铅酸电池 （184Wh/kg）的数倍。高分子锂电池，即以 pan 及PAn复合物作电极材料的 锂离子电池 ，主要是利用PAn复合物在电极反应过程中掺杂/脱掺杂的可逆性来实现 氧化还原反应 ，完成电池的充放电过程，该电池具有很高的能量密度，并突破了传统锂离子电池正极材料的选择面太小的难题。
有人通过 反胶 束法制备了PAn/V2O5纳米纤维，并将其作为锂离子二次电池的 阴极 材料，对其 电化学 性能进行了研究。结果表明复合纳米纤维比V2O5纳米纤维具有更佳的循环性能，而用碳材料替代 锂 作为电池 负极 可取代金属锂在 电极 上的沉积和溶解反应，避免了在负极表面锂的枝晶化问题，保持了 锂电池 的高电压、高比能量等优点，还大大提高了电池的循环寿命和安全性能。
高分子太阳能电池的基本机理主要是基于半导体p-n结的光生伏打效应，即在光的照射下，半导体内部产生的 电子 空穴对，在静电场的作用下发生分离产生 电动势 。高分子太阳能电池因为 OVC 易于制备与纯化、容易加工、价格低廉，并可根据需要进行化学修饰、具有高的开路电压、能制作大面积柔性器件等优点。
吸波材料
吸波材料的吸波原理是吸收或 衰减 单射 电磁波 ，并将电磁能转变成 热能 或其它形式的能量而耗散掉。聚苯胺是一类电损耗型吸波材料，其吸波性能与其 介电常数 、 电导率 等密切相关。其中 pan 具有二电子 共轭体系 ，其导电性可以在 绝缘体 、半导体和金属之间变化，且具有可分子设计和合成、结构多样化、密度小、吸收频带宽、电磁参数可调、易复合加工等特点，避免了磁性金属吸波材料抗老化、耐酸碱能力、 频谱 特性等性能差的缺点。但PAn链间刚性强， 脆性 大，将它复合后可加以改善。
有人制备了DBSA掺杂PAn/MMTNCs，在2～18GHz范围内具有 微波 吸收性能，在13～14GHz范围内反射损耗小于-10dB，在13GHz处的最大反射损耗为-10.3dB。美国等已经将其用作远距离加热材料，用于 航天飞机 中的塑料焊接技术。还把聚苯胺复合制成具有光学透明性雷达吸波材料，喷涂在飞机座舱盖、 精确制导武器 的光学透明窗口上，以减弱目标的雷达回波。
但 pan 很难同时满足阻抗匹配和强吸收的特点，而将PAn与具有磁损耗吸波性能的磁性粒子复合后却得以实现，比如当纳米NiFe2O4 晶体 加入到PAn和 石蜡 的混合体系时，PAn/NiFe2O4和石蜡的复相粉体混合体系在测试频率范围内同时具有一定的介电损耗和磁损耗，并且其混合体系的 微波 吸收性能高于单独加入PAn时的微波吸收性能。
传感器
PAn因具有良好的导电性能，可作为“分子 导线 ”使 电子 在生物活性物质与 电极 间直接传递，显著提高 生物传感器 的响应特性，从而制成无介体的第三代生物传感器，而且通过在合成过程中掺杂不同的 阴离子 ，可以用于检测不同的分析对象。有人通过滴涂法组装了具有选择性 多巴胺 生物传感器，该生物传感器在中性下可检测出浓度为 维生素c 浓度1/5000的多巴胺。
还有人把聚苯胺的变色特性用于C辐射的探测，并通过对接受不同剂量辐射的聚苯胺薄膜的紫外-可见 吸收光谱 测定，确定了 辐射剂量 与吸收光谱之间的函数关系。
导电纤维
用聚苯胺制备导电纤维，不仅导电性优良持久，而且通过改变掺杂酸的浓度，很容易调节纤维的 电导率 ，这是其它纤维所不具备的优良性质。在普通纤维中混用极少量的导电纤维，就能赋予纤维制品充分的抗静电性能，而且抗静电性能不会受到环境湿度的影响。有人对纤维进行氧化掺杂，制得的导电纤维的比 电阻 为1.05×10Ωcm。
制备方法主要有熔体纺丝法和原位聚合法。熔体纺丝法主要是采用聚苯胺本体纺丝或将聚苯胺与 基体 聚合物混合纺丝，其优点是制得的导电聚苯胺纤维有较高的电导率，但聚苯胺在普通 溶剂 中溶解性很差，可供选择的溶剂极少，因此在实际生产中有很大的限制。
原位聚合法又称现场 吸附 聚合法，用该法制备聚苯胺导电纤维时，聚苯胺的合成反应是在纤维的表面进行。基本流程是将基质纤维浸渍于苯胺溶液中，然后将带有一定量苯胺 单体 的纤维放入 氧化剂 及掺杂酸的反应浴中使苯胺氧化聚合，生成的导电聚苯胺附着在纤维表面。工艺流程分别为：1）漂洗→ 烘干 →表面预处理或不处理→苯胺单体浸泡→聚合吸附→清洗→烘干；2）漂洗→烘干→表面预处理或不处理→氧化剂溶液浸泡→聚合吸附→清洗→烘干。 电学 稳定性受环境 温湿度传感器 的影响。一般来说，需在织物的表面涂一层保护膜。其 电导率 随时间的延长具有 衰减 性，并且聚苯胺沉积在织物上粗细分布不匀，引起织物电导率不匀。
该法的麻烦之处是必须保证纤维对导电聚苯胺的有效 吸附 ，对于结构疏松或 吸水性 较好的纤维比较容易，而对于 聚酯纤维 等结构紧密吸水性差的纤维就很棘手。研究表明， 无机酸 掺杂聚苯胺导电织物的效果优于大多数 有机酸 ，聚苯胺复合导电涤纶织物的导电性能受洗涤液酸碱度的影响，其中碱性洗涤液使导电性能降低 2 个数量级，酸性洗涤液使导电性能下降 1 个数量级，而且聚苯胺在涤纶织物表面具有良好的附着性，且空气稳定性好，但是 盐酸 由于分子质量小易发生脱掺杂行为，空气稳定性较差；因此盐酸掺杂聚苯胺的脱掺杂行为是聚苯胺复合导电织物 电导率 随时间衰减的主要原因。
有意思的是，原位聚合法中有研究表明，不一定是 强氧化剂 的氧化效果好，因为当采用 过硫酸铵 等强氧化剂时，氧化非常迅速，低聚物来不及向纤维渗透就进一步聚合并从溶液中沉淀出来。而弱 氧化剂 有效地控制了苯胺氧化聚合速度，使低聚物有充分的时间向纤维表面及内部迁移。控制氧化速度是保证纤维对聚苯胺有效 吸附 的关键。同时氧化剂浓度过高也不利于提高纤维的导电性能。
其他
pan 与磁性粒子复合，可实现电、磁性能的复合，又可通过调节各组元的组成和结构实现对 复合材料 电、磁性能的调节，还可弥补无机磁性材料成型加工困难的缺点，还可以作为定向集热治疗肿瘤的医用材料使用。
PAn具有活性中心，可作为化学修饰膜材料，用贵金属微粒，比如Pd，修饰PAn，可做 催化剂 使用。这种高催化活性可能来源于PAn与Pd微粒的 协同效应 。
由于掺杂离子在聚苯胺分子链之间往往形成 柱状 阵列，随着掺杂浓度的提高，后继嵌入的掺杂离子可能进入此前形成的阵列或形成新的阵列，并导致大分子链相互分离。因此聚苯胺在不同氧化态下体积有显著不同，对外加电压有体积响应，可以用于制造人工肌肉。