硫化聚并苯导电材料结构的理论化学研究

采用量子化学从头算方法和AM1半经验方法,探讨了聚并苯导电聚合物硫掺杂前后结构和电子性质的变化,提出了硫化聚并苯导电材料的“双层夹心”分子结构模型.研究表明,硫化后的聚并苯材料,S原子位于两层聚并苯分子平面中间,并与两个聚并苯分子平面中相应的两个C原子相键合,形成C—S—C“桥式”共价单键;并解释了硫化聚并苯导电材料比本征态聚并苯材料作电极时可逆容量增大的原因.     

聚乙烯/聚并苯复合材料室温电阻率变化规律研究

以新型导电材料聚并苯替代碳黑作为导电填料制备聚乙烯/聚并苯复合物.确定了复合物渗流转变区,并解释渗流转变现象的产生机理.从聚并苯含量和热处理过程,对聚乙烯/聚并苯复合物室温电阻率变化规律进行讨论.结果表明,聚并苯质量分数在20%～40%之间是聚乙烯/聚并苯复合物渗流转变区;热处理有利于聚乙烯晶区完善排列,也有利于导电链形成;以聚并苯作为导电填料所制备的复合物具有较高的PTC强度;辐射交联可以提高聚乙烯/聚并苯复合物PTC强度,抑制NTC效应.     

聚并苯的链间作用对其导电能力的影响

采用量子化学晶体轨道ＣＮＤＯ／ ２ 方法,在考虑聚并苯链间作用的基础上对聚并苯双链模型的电子结构进行计算和讨论．结果表明：聚并苯链处于不同相对位置的链间作用对聚并苯的电荷分布规律及能带结构均有一定影响,位置不同,影响不同．从聚并苯的能带结构可以得出：聚并苯是有较小能隙、良好本征导电性能的半导体材料,考虑链间作用,对能带结构特征未有大的改变,能隙等值略有修正,导电能力有所加强．利用此模型讨论,更接近于晶体的真实结构,对进行聚并苯导电材料的性能改进将有一定帮助．     

聚丁基噻吩的合成及性能

用化学聚合方法合成了聚丁基噻吩导电材料,并研究了不同的聚合条件对聚合物性能的影响。聚丁基噻吩导电材料具有较好的稳定性和加工性,其掺杂态的导电率可达到10s/cm。     

聚并苯纳米颗粒与聚丙烯复合制备新型抗静电阻燃材料

用聚并苯纳米颗粒作为新型导电填料代替导电炭黑和石墨等, 制备出具有抗静电阻燃性能的纳米聚并苯/聚丙烯复合材料. 测定了复合材料的渗流转变区, 讨论了纳米聚并苯含量对复合材料体积电阻率和表面电阻率的影响. 实验结果表明, 所制备复合材料的渗流转变发生在纳米聚并苯质量分数为16.7%-28.6%范围内, 当纳米聚并苯含量为28.6%时, 体积电阻率下降至2.09×107 Ω·cm. 另外, 阻燃性能研究结果表明, 当纳米聚并苯质量分数为23.1%时, 复合材料在空气中可以自熄, 因而可应用于矿井中抗静电阻燃塑料管道.     

聚并苯和取代聚并苯电子性质的量子化学研究

准一维聚并苯体系是一类典型的梯形结构有机导体材料．采用量子化学一维紧束缚自洽场晶体轨道ＣＮＤＯ／２　方法，研究了顺、反式聚并苯和取代聚并苯的结构、能量和电子布居．计算了甲基、甲氧基、氯和羟基取代聚并苯的电子能带，与聚并苯进行了分析比较．结果表明：（１）单取代使对称性明显降低，对聚并苯的能带结构影响较大，使能隙值普遍增大，导电性能降低．（２）双取代虽使电荷重新分布，但基本保持聚并苯自身结构特征．取代聚并苯与聚并苯比较能隙值变化不大．对于不同的取代基影响规律不同．对位双取代与间位双取代也表现出差异．（３）顺式和反式结构聚并苯的电子性质略有差异，取代后变化较大．     

含氮杂环并苯类高聚物结构与能带规律的从头算和半经验量子化学研究

采用从头算ＨＦ和半经验量子化学方法,对含氮杂环并苯类高聚物体系进行几何结构优化．比较不同方法下它们的电子性质的差异,揭示聚并苯、聚并吡啶、聚并吡嗪的能带分布特征和规律．为深入研究导电、发光等功能材料及能带匹配器件的分子设计提供依据．     

聚噻吩的合成方法

自从1977年白川英树等发现聚乙炔这种导电聚合物以来,打破了高分子材料长期以来被认为是绝缘体的观点。随后聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等的出现使导电聚合物的种类不断出新,其用途也扩展到如导电材料、电极材料、催化材料以及太阳能电池等应用中,且已有部分产品实现了商品化。其中,聚噻吩因其良好的稳定性、易于制备、掺杂后具有良好的光电化学性能等特点而受到广泛关注。本文总结了几种合成聚噻吩及其衍生物的常见方法,包括化学氧化聚合法、电化学聚合法、金属催化偶联法、光致合成法、光电化学沉积法,以及近年来新发现的固相聚合法和酸催化聚合法,并简要介绍了各自的合成机理及优缺点。     

表面活性剂对导电聚吡咯性能的影响

采用十六烷基溴化铵（CTAB）、十二苯磺酸（DBSA）、十二烷基硫酸钠（SDS）3种表面活性刘为软模板,过硫酸铵为氧化剂,在0℃冰水浴条件下制备导电聚吡咯。通过改变表面活性剂的种类和用量,考察其对聚吡咯形貌和性能的影响。用FTIR、XRD、SEM等对聚吡咯材料进行表征。研究表明：表面活性剂和PPy存在一定程度上的相互协同作用,添加表面活性剂能够直接调整聚吡咯分子的形貌;掺杂DBSA、SDS可合成球状结构聚吡咯,掺杂CTAB可合成棒状结构的聚吡咯,并且当”（PPy）：n（CTAB）-5时,合成的聚吡咯导电性能最好。     

ClO~4^-在聚并苯分子表面的吸附行为及其电子性质

采用量子化学CNDO/2法, 从理论上探讨了ClO~4^-在聚并苯表面的吸附行为。ClO~4^-在聚并苯分子中C=C双键、C-C单键中点上方为稳定吸附位, 前者吸附能最大。在其它位置吸附的ClO~4^-极易向该点迁移。EHMO-CO能带结构计算指出:ClO~4^-掺杂聚并苯中, ClO~4^-处在洞位、双键桥位及氢键位时, 体系的导电性能较好, 而作为电极材料, 洞位可能是吸附与脱附的最佳位置。     

导电聚合物超级电容器电极材料*

导电聚合物（聚苯胺,聚吡咯,聚噻吩）作为超级电容器电极材料的研究引起了人们广泛的兴趣,该类材料制备的超级电容器具有成本低、容量高、充放电时间短、环境友好和安全性高等优点。本文综述了近年来基于导电聚合物及其与无机材料（碳材料/金属氧化物材料）复合所得电极材料在超级电容器中的应用进展,指出具有纳米结构导电聚合物材料及导电聚合物与无机纳米材料的复合是超级电容器电极材料研究的重要发展方向。     

纳米结构导电聚合物材料研究进展

具有纳米结构的导电聚合物因其诱人的应用前景越来越引起人们的重视。本文综述了聚苯胺、聚吡咯以及聚噻吩等导电聚合物的零维、一维、二维以及三维纳米结构的合成方法,并介绍了聚合物纳米结构的表征以及研究现状和应用前景。参考文献60篇。     

导电聚吡咯的研究

介绍了1995年获国家自然科学二等奖项目“导电聚吡咯的研究”（主要完成人：钱人元、李永舫、毕先同、裴启兵、鄢宝珍）的主要研究成果以及获奖后的研究新进展,涉及的研究内容包括导电聚吡咯的电化学聚合过程和机理、导电聚吡咯的结构、稳定性、电化学性质以及导电聚吡咯复合材料的制备等。     

导电水凝胶的制备

作为一种新型的功能材料,导电水凝胶已经引起广泛的关注。本文根据目前的研究现状,将导电水凝胶大致分为聚电解质导电水凝胶,酸掺杂导电水凝胶,无机物添加导电水凝胶以及导电高分子基导电水凝胶等几大类,并综述了它们的制备方法。另外,由于大分子体系的导电高分子和水凝胶都有着独特和重要的性能,这使得它们具有广阔的应用价值。所以,本文在综述导电水凝胶制备进展的同时着重综述了导电高分子基导电水凝胶的制备进展。     

聚噻吩的光电化学研究

导电聚合物是由一些具有共轭π键的聚合物经化学或电化学掺杂后形成的导电率可从绝缘体延伸到导体范围的一类高分子材料。其中噻吩及其衍生物具有导电率高、环境稳定性好、成膜性好、禁带宽度小等特点,是用做光伏电池的理想材料。相继报道的有聚3-甲噻吩[1]、聚3-己基噻吩[2],聚(3-十一烷基-2,2’-并噻吩)[3]等。对于聚噻吩的光电化学性质的研究,在国际上很少见报道,国内尚未见报道,本文对聚噻吩(PTh)的光电化学性质进行了研究。1实验部分1.1仪器与试剂光电化学实验采用带石英窗口的三电极电解池,工作电极为ITO/PTh膜电极,参比电极为饱和…     

高分子导电水凝胶的制备及在柔性可穿戴电子设备中的应用

水凝胶是具有高含水量、可变形性和良好生物相容性的材料,其中导电水凝胶具有良好的导电性、可调节的机械性及自黏附性等特征,逐渐成为制备柔性可穿戴电子设备的最佳候选材料。近年来,具有生物相容性、机械柔韧性和抗疲劳性的导电水凝胶得到广泛研究,能够实现多种生理信号和物理信号的监测及传输,促进了柔性可穿戴电子设备的发展。柔性可穿戴电子设备逐渐成为人机交互技术和人工智能领域的主要研究方向。导电水凝胶通过使用导电聚合物、导电填料、自由离子及其混合物来合成,根据导电机理,所制备的导电水凝胶可分为电子导电水凝胶、离子导电水凝胶和混合电子-离子导电水凝胶。本文讨论了导电水凝胶的制备方法,总结了导电水凝胶在可拉伸性、导电性、生物相容性和自修复性等功能方面的研究进展及其在柔性可穿戴电子设备中的应用,期望导电水凝胶可以取得更好的发展。     

从导电聚吡咯到共轭聚合物光伏材料——我在中科院化学所30年共轭高分子研究历程

本文简要回顾了本人在中科院化学所30年的研究历程,重点介绍了在共轭高分子(包括导电聚吡咯电化学、聚合物发光电化学池(LEC)和共轭聚合物给体光伏材料)方面的研究成果。在导电聚吡咯电化学方面,对导电聚吡咯的电化学制备和电化学性质进行了深入研究,阐明了各种电化学聚合条件对制备的导电聚吡咯电导和力学强度等的影响,发现电解液溶剂给电子性(Donor number)对吡咯电化学聚合制备的导电聚吡咯电导的影响:溶剂Donor number越小制备的导电聚吡咯电导越高;使用非离子表面活性剂添加剂在水溶液中制备出表面非常光滑和高力学强度的导电聚吡咯薄膜;对于吡咯电化学聚合提出了电解液阴离子参与的阳离子自由基聚合机理,并推到出吡咯电化学聚合反应的动力学方程;发现在NaNO3水溶液中电化学聚合制备的导电聚吡咯除存在主链氧化、对阴离子掺杂结构外,还存在质子酸掺杂结构;阐明了导电聚吡咯在水溶液中电化学还原和再氧化的机理及其电化学过程的可逆性和稳定性,以及导电聚吡咯在有机电解液中特殊的第一次还原和再氧化的机理。在LEC方面,通过交流阻抗法确认了LEC的电化学掺杂机理和p-i-n结构,合成了多种适用于LEC的主链带离子导电单元的兼具离子导电性的发光嵌段共聚物,避免了LEC活性层中存在的发光聚合物和离子导电聚合物的分相问题;使用离子液体作为电解质制备了室温准冷冻p-i-n结LEC,改善了LEC的电致发光性能。在共轭聚合物给体光伏材料方面,我们提出了通过共轭侧链来拓宽聚合物吸收和提高空穴迁移率的分子设计思想,设计和合成了一系列带共轭侧链的二维共轭聚噻吩衍生物以及基于二噻吩取代苯并二噻吩的窄带隙高效二维共轭聚合物给体光伏材料。我们使用烷硫基取代进一步降低了这类二维共轭聚合物的HOMO能级从而进一步提高了其光伏性能。最后介绍了本组二维共轭聚合物给体光伏材料在非富勒烯聚合物太阳能电池方面的最新研究进展。     

聚(2-甲氧基-5-丁氧基)对苯乙炔的合成、表征及光性能研究

１９９０年,Ｂｕｒｏｕｇｈｅｓ等［１］发现聚对苯乙炔（ＰＰＶ）类衍生物不仅是导电高分子材料,而且也是性能优良的发光材料．随后,许多科学家立即将注意力集中于这类共轭聚合物的合成及光性能的研究上,并取得了可喜的研究成果［２］．目前,对ＰＰＶ衍生物的合成,...     

聚并苯二次电池的研究

聚乙炔在电解质中能进行电化学可逆的离子掺杂和脱掺杂,以聚乙炔膜作为电极的活性物质,用PVDF、LiClO_4-PC薄膜作为电解质,制作了可充式全塑电池,但由于聚乙炔在空气中稳定性差,电池的放电性能还不理想,目前,除聚苯胺电池在日本已有商品外,其它几种聚合物电池还都处于实验室研究开发阶段,用聚并苯半导体材料分别为正负极制做的全塑电池,自放电小,循环寿命可达3000次,是有实用价值的聚合物二次电池之一,前文对酚醛树脂的热解过程、产物结构、电学性质及导电机制等进行了研究,本文研究了用聚并苯材料做锂二次电池的正极活性物质、高氯酸锂(溶解在碳酸丙烯酯中,1 mol/L)为电解质的二次电池性能。     

导电高聚物聚吡啶的电子能带及其结构研究

聚吡啶(简称PPy)易于进行n-型掺杂并使其电导率大大提高,可用于制作高聚物电池的负极,本文将PPy视为准一维体系,采用EHMO/CO方法计算了新合成的导电高分子材料--聚吡啶4种可能构型的电子能带。