Polyaniline là một loại phenyl điển hình có cấu trúc khá độc đáo, có sự sắp xếp xen kẽ các vòng benzen và các nguyên tử Nitơ.Các nguyên tử Nitơ có thể tồn tại ở dưới dạng một imine (trong trạng thái lai hóa sp2) hay tồn tại dưới dạng một amine (trong trạng thái lai hóa sp3) [7, 19-21].Tùy thuộc vào thành phần của hai trạng thái này của Nitơ, polyaniline sẽ có các đặc tính lý hóa khác nhau. PANI có các dạng khác nhau:
Hình 0.15. Các dạng khác nhau của PANI Bảng 0.1.Màu sắc và độ dẫn điện của các loại PANI
Hình thức Màu sắc Độ dẫn điện
Leuco-emeraldine Màu vàng nhạt, hoặc không màu
Cách điện
Emeraldine Màu xanh Cách điện
Protonated emeraldine Màu xanh lá cây Phần bị ôxy hóa dẫn điện
Trong bốn loại trên, chỉ có duy nhất protonated emeraldine là dẫn điện với một nửa ôxy hóa nhóm imine.
Về nguyên tắc, các nguyên tử Nitơ có thể được proton hóa toàn bộ hoặc một phần để cung cấp các muối tương ứng, mức độ proton của các polyme cơ bản phụ thuộc vào trạng thái ôxy hóa của nó và độ pH của dung dịch axit. Ví dụ như, proton hóa emeraldine cơ bản ở dạng bazơ (base) trong dung dịch HCl, hình thành các gốc cation và đi kèm với sự gia tăng độ dẫn điện 1010 lần. Trong ba trạng thái, emeraldine ở dạng base là trạng thái ổn định nhất vì leuco-emeraldine dễ dàng bị ôxy hóa khi tiếp xúc với không khí và pernigraniline dễ dàng bị suy giảm tính chất [16].
Pha tạp emeraldine có tính dẫn điện trên thang đo các mức dẫn điện của vật liệu bán dẫn khoảng 100 S.cm-1, cao hơn so polyme thông thường nhưng thấp hơn kim loại điển hình. Protonated PANI (ví dụ như: PANI pha tạp HCl) chuyển thành màu xanh của PANI base không dẫn điện khi được rửa bằng amoni hiđroxit (NH4OH).
Như vậy, màu xanh dương emeraldine base có thể chuyển thành màu xanh lá emeraldine salt bằng cách hạ thấp độ pH của môi trường và ngược lại.
Hình 0.16. Sự chuyển hóa qua lại giữa hai dạng muối PANI –ES và PANI - EB, A- là gốc anion tùy ý (ví dụ: Cl-) [12]