磺掺杂和非掺杂高取向反式聚乙炔导电性能的各向异性

本文应用量子化学EHMO/CO方法计算了高取向反式聚乙炔及其碘掺杂物的二维能带结构,并以此为依据讨论了它们导电性能的各向异性.平行于分子链方向的电导率与垂直于该方向的电导率之比(σ~1/σ~⊥)取决于这两个方向上价带宽和导带宽的大小.碘掺杂后σ~1/σ~⊥下降,其原因是链间耦合增强的结果.这也使掺杂后的反式聚乙炔成为链间相互作用微弱的三维体系.计算结果与实验结果较好地吻合.     

碘掺杂和非掺杂高取向反式聚乙炔导电性能的各向异性

本文应用量子化学EHMO/CO方法计算了高取向反式聚乙炔及其碘掺杂物的二维能带结构,并以此为依据讨论了它们导电性能的各向异性.平行于分子链方向的电导率与垂直于该方向的电导率之比(σ_■,/σ_⊥)取决于这两个方向上价带宽和导带宽的大小.碘掺杂后σ_■/σ_⊥下降,其原因是链间耦合增强的结果.这也使掺杂后的反式聚乙炔成为链间相互作用微弱的三维体系.计算结果与实验结果较好地吻合.     

n-型掺杂反式聚乙炔导电性能各向异性研究

根据固体能带理论，用量子化学ＥＨＭＯ／ ＣＯ 方法，计算了高取向反式聚乙炔及其ｎ－ 型掺杂态（掺杂Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ） 的二维能带结构，首次从能隙与带宽角度讨论了聚乙炔经ｎ－ 型掺杂呈现的导电性能的各向异性．研究表明：平行和垂直于分子链方向的电导率之比（σ∥／σ⊥） 取决于这两个方向上能隙和带宽的大小；掺杂后σ∥／σ⊥下降，其原因是掺杂剂在聚乙炔链间架起了一个“浮桥”，使链间耦合作用增强．理论计算与实验结果一致     

高取向顺式聚乙炔导电性能的各向异性

用ＥＨＭＯ／ＣＯ方法计算了高取向顺式聚乙炔及其碘掺杂物的二维能带结构，并据此讨论了它们导电性能的各向异性问题，结果表明平行于分子链方向的导电率与垂直于该方向的电导率之比（σ‖／σ⊥）取决于这两个方向上的价带宽和导带宽。碘掺杂后σ‖／σ⊥下降的原因是链间耦合增加。碘掺杂后的顺式聚乙炔是一个链间相互作用微弱的的二维或三维体系。计算结果与实验较好地吻合。     

溴和碘掺杂高取向反式聚乙炔导电性能各向异性研究

根据固体能带理论,用EHMO/CO方法,计算了高取向反式聚乙炔及溴和碘掺杂态的二维能带结构,讨论了其导电性能的各向异性.研究表明,平行和垂直于分子链方向的电导率之比(σ_///σ_⊥上)取决于这两个方向上能隙和带宽的大小掺杂后σ_///σ_⊥下降是由于掺杂剂使链间栖合作用增强所致.理论计算与实验结果一致.     

三氯化铁掺杂的稀土聚乙炔

本文报道了顺式和反式稀土聚乙炔用三氯化铁硝基甲烷溶液的掺杂,高量掺杂顺式和反式稀土聚乙炔[CH(FeCl~4)~y]~x的电导率(σ)可分别达到446Ω^-^1.cm^-^1,并且电导率随时间衰减较慢,表明三氯化铁掺杂的稀土聚乙炔较稳定,低掺杂量聚乙炔红外光谱上900cm^-^1和1400cm^-^1处出现两个掺杂特征峰,掺杂量(y)小于0.02(摩尔分数)的样品顺磁共振谱上出现一窄一宽两峰.高掺杂聚乙炔的X-衍射峰变宽平;扫描电镜显示此掺杂量聚乙炔的形貌-微纤维素集结无明显变化.     

聚乙炔掺杂导电的双向机制

提出了一种掺杂聚乙炔的双向导电机理。垂直聚乙炔分子链方向的电荷输运是通过掺杂原子(或分子)在链间振动实现的;平行分子链方向的电荷输运是通过电荷密度波的传播实现的。掺杂聚乙炔的电导率随掺杂剂与聚乙炔链之间电荷转移量的增大而增大。     

高电导卤素掺杂稀土聚乙炔膜

本文报导采用一类崭新的乙炔室温高度顺式定向聚合催化剂—一稀土络合催化剂,在30℃使乙炔聚合,制得顺式含量在90%以上,具有金属光泽的银色薄膜。用碘、溴等电子受体对其进行液相化学掺杂,可制得高导电性稀土聚乙炔膜,其最高室温电导率达～10³Ω^-1·cm^-1,较掺杂前增加11个数量级,而相应的掺杂剂浓度为～12.5mol%。卤素掺杂效应与聚乙炔膜的纤维填充体积大小、聚乙炔的构型以及膜的氧化程度有关。此外,用红外光谱、差动热分析、X衍射、扫描电镜分析及测定电导率、密度等对卤素掺杂稀土聚乙炔膜进行了表征。     

三氯化铁掺杂稀土聚乙炔的电性能

自从1981年A.Prón等人用三氯化铁掺杂钛系聚乙炔而得到高电导率掺杂聚乙炔以来,对此掺杂聚乙炔的低温电性能已作了一定的研究。不同作者所报道结果可分为两类:一类报道各种掺杂量聚乙炔的电导率均随温度降低而单调减少;另一类则观察到随温度的降低电导率约在200K时出现最大值(增加5%),接着电导率降低。新近我们报导了三氯化铁掺杂的稀土聚乙炔的基本特性。本文进一步对此掺杂稀土聚乙炔的低温电性能作了研究,观察到与上述两种情况相似但不完全相同的结果。     

导电高聚物的EXAFS研究(Ⅱ)FeCl_3掺杂的聚噻吩

聚噻吩是一种共轭有机高聚物,其结构如图1所示。类似于聚乙炔,经电子受体掺杂后的聚噻吩,呈现出较高的电导率。为了阐明导电高聚物的电导机制,必须搞清掺杂后掺杂剂的化学结构和高分子链与掺杂剂之间的相互作用。前文我们报道了用扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)谱对H_2PtCl_6·6H_2O掺杂聚乙炔的研究,本文报道对FeCl_3掺杂聚噻吩的研究结果。     

XPS法对聚乙炔化学掺杂机制的研究

用XPS(X射线光电子能谱法)研究了十余种掺杂聚乙炔的电荷转移过程, 发现对大部分掺杂剂, 由Cls谱裂分所计算的电荷转移量与掺杂剂的氧化电位直接相关. 一些强氧化性或过渡金属质子酸也符合这一规律, 同时观察到掺杂后这些氧化性质子酸本身发生价态变化. 因此这些质子酸的掺杂不是文南中所报道的质子酸机制而是氧化还原机制.所研究的若干种非氧化性或弱氧化性质子酸掺杂后电导率均较低, 这进一步表明掺杂过程中的电荷转移过程是产生高导聚乙炔的必要条件.     

共轭聚全氟丁炔-2的合成和性质

<正> 由于聚乙炔具有导电性能,近年来,人们对聚炔烃化学引起了广泛的重视。1979年Yamabe等设想用氟原子取代聚乙炔上的氢原子,期望得到对氧稳定的聚炔烃。最近Bubner等报道了用正丁基锂和氯化钯在DMF中催化三氟申基乙炔得到稳定的低分子量线型聚合物。当用碘蒸气掺杂后,其电导率σ_(max)达9.510~(-5)~(-1)cm~(-1)。另有文献报道     

MF~5(M=P,As,Sb)掺杂聚乙炔的能带结构和导电性能

本文采用EHMO晶体轨道方法计算了第五主族氟化物高掺杂聚乙炔的能带结构参数,肯定了六氟化物为聚乙炔的有效导电掺杂剂.在进一步比较PF~6,AsF~6和SbF~6掺杂聚乙炔能带结构的基础上,满意地解释了掺杂物电导率实验测定的次序:AsF~6>SbF~6～PF~6.最后,本文又从P,As,Sb 的电负性和原子半径的角度讨论了这一次序的起因     

σ-π共轭共聚物的电荷掺杂效应

目前导电高分子材料主要集中在π-共轭的碳链体系和σ-共轭的聚硅烷体系.后来人们在聚合物主链或侧链同时引入π共轭性和σ共轭性的基团,形成σ-π共轭高聚物.这类材料掺杂后电导率能在较宽的范围内变化,从而赋予它们非常独特的光化学和光物理性质,可用作导体与半导体、光导体材料,以及非线性光学材料、光致抗蚀剂、电致发光装置中的发光二级管等,有可能成为方兴未艾的信息技术所必需的集成电子器件或集成光子器件中的关键材料之一.同π共轭和σ共轭体系相类似,σ-π共轭体系也只有在掺杂引入载流子的情况下才能导电.相比之下,对依赖于σ-π共轭体系的导电机理研究很少.例如,实验发现nSix(C=C)y掺杂后电导率先升高到10-3Scm-1后又降低到10-7Scm-1,这种现象在π共轭和σ共轭体系中并没有发现,至今也没有理论和实验解释.这类材料的导电性主要依赖于σ-共轭与π-共轭的组合程度以及它们的内部电子结构,因此开展这方面的理论研究工作是很必要的.本文选用了主链含有30个原子的nSix(C=C)y+进行了理论研究,以期为有目的地组合配置σ-共轭和π-共轭的组合结构开发新型光电功能材料提供理论支持.从能量最低稳定单元出发建立了计算模型并根...     

硫化反式聚异戊二烯电子性质的理论化学研究

应用量子化学计算方法,对反式聚异戊二烯本征态和硫化态结构的能量及电子性质等进行了计算.结果表明,当聚异戊二烯掺杂硫后,相邻两链之间的距离a⊥变窄,体系的总能量降低,从而使整个掺杂体系更加稳定.另外,在硫化聚异戊二烯分子中,S原子位于两个相邻聚异戊二烯链之间,并偏向于其中一个分子链的C C双键的一侧,即与相邻两链中相对应的两个C C双键形成π-p-π共轭体系,增加了电子在两个聚异戊二烯链间的流动性,从而使硫化的反式聚异戊二烯更加稳定.另外,根据固体能带理论,采用量子化学EHMO方法,对反式聚异戊二烯本征态和硫掺杂态的能带结构进行了计算,根据硫化前后能隙和带宽的变化,解释了反式聚异戊二烯掺杂后呈现电导率各向异性的原因.     

通过等离子体表面处理提高聚乙炔稳定性

用等离子体方法对聚乙炔膜进行表面处理发现,其碘掺杂室温电导率与未处理的PA膜相当,但电导在空气中的稳定性及膜自身的抗氧化能力都有了较大提高。ESCA谱证实了在空气等离子体处理后的PA膜表面上接入了O和N原子。另外,IR光谱结果也表明,随着等离子体处理功率的增加,PA膜反式食量逐渐增加,顺式含量相应减少。     

聚乙炔顺、反式结构对硫化聚乙炔的稳定性及其电子性质的影响

采用量子化学一维紧束缚的LCAO-SCF-MO法,讨论了顺、反式聚乙炔经硫化得到的硫化聚乙炔的稳定性以及电子性质的变化规律,揭示了顺反结构对其性质影响的原因.计算结果表明,聚乙炔最佳结构为反式,硫化聚乙炔的反式结构更加稳定,这与我们的实验结果一致,为进一步的实验合成提供了理论依据.     

四氯化铂与铂氯酸掺杂聚乙炔的X射线光电子能谱研究

用 X 射线光电子能谱法对四氯化铂(PtCl_4)及铂氯酸(H_2PtCl_6·6H_2O)掺杂聚乙炔进行了研究.发现Pt4f 与 Cl2p 谱峰均由相距约1.5eV 的两组峰组成.Pt4f 高结合能端的组份可指认为四价铂,而低结合能端的组份为二价铂.对 Pt4f 及 Cl2p 峰积分强度的分析表明,对二价铂有:[Cl]/[pt~(2 )]=2,对四价铂有:[Cl]/[pt4~ ]=6.C 1s 峰也由两个分离约1eV 的峰组成,高结合能端的强度随掺杂浓度的增加而增加.这些结果说明铂盐掺杂聚乙炔通过由高分子链向掺杂剂的电荷转移而使部份高分子链被氧化,部份四价铂盐被还原成 PtCl_2.透射电镜形态观察及选区电子衍射证明膜上存在 PtCl_2的聚集.电荷转移链段在高分子链上的分布是无规的.并由此估计了电荷转移链段上每个碳原子的电荷约为 0.2|e|.由以上结果我们推断 PtCl_4与 H_2PtCl_6·6H_2O 的电荷转移过程可由下式表达.对 PtCl_4 掺杂:2PtCl_4 2e→PtCl_6~(2-) PtCl_2对 H_2PtCl_6掺杂:2H_2PtCl_6 2e→PtCl_6~(2-) PtCl_2 4HCl这两种掺杂剂的对阴离子均是 PtCl_6~(2-)离子.     

高能球磨法固相掺杂制备樟脑磺酸掺杂聚苯胺

通过高能球磨方法引发樟脑磺酸(CSA)对本征态聚苯胺(PANI)的固相掺杂反应, 制备了樟脑磺酸掺杂聚苯胺(PANI-CSA)粉末. 采用SEM, XRD, FT-IR等分析方法对所得的PANI-CSA进行了形貌和结构表征, 采用四点探针法对电导率进行了测定. FT-IR图谱的变化反映了聚苯胺的质子化过程, 而XRD谱图表明, 聚苯胺分子链在外力诱导下形成了有利于电荷传导的取向排列. 系统地研究了球磨时间对掺杂率和电导率的影响规律. 结果表明, 固相掺杂具有较高的掺杂速率, 其电导率和掺杂率均随球磨时间先增大后减小, 其最高电导率可达到3.25 S/cm, 对应掺杂率为0.31.     

掺杂剂锂链间迁移在聚乙炔纵向导电机制中的作用

聚乙炔(PA)的电导率X(Ω~(-1).cm~(-1))经掺杂可以在十二个数量级内变化。PA导电机理与一般的无机导体或半导体不同,PA通过荷电孤子与中性孤子之间的电子跃迁导电,而掺杂剂参与可增大这种跃迁的几率。掺杂剂与PA之间存在着相互作用,并由此而引起PA多种性质的变化。深入研究PA链间通过掺杂原子(或分子)进行的相互作用以及电荷传递过程,对于进一步揭示PA的垂直电导率产生的本质有着十分重要的意义。