如何讲好聚合物的导电性(Ⅰ)——一维结构材料一般不是电导体

一般来说,由共价单键连接起来的高分子链已经没有了能够自由运动的电子(载流子),加上主要靠范德华力堆砌的聚合物分子之间距离较大,电子云交叠差,载流子的离域运动极为困难,因此聚合物通常是绝缘体。但是,即使像聚乙炔那样具有π键结构、其主链每个碳原子上带有一个导电电子的聚合物也不能导电,这是因为高分子链是一维体系,空间结构维度性决定了其导电性。一维结构的材料具有派尔斯不稳定性,使得即使每个原子都有导电的价电子,它也不会(在低温下)导电,这是一条普遍的物理规律。     

聚苯胺/尼龙-11共混导电纤维的形态

七十年代后期由于聚乙炔的发现而迅速产生了以共轭高分子为基础的导电高分子学科 ,聚苯胺 (ＰＡｎ)也于 1 984年被ＭａｃＤｉａｒｍｉｄ等重新开发[1 ] .相对于其它共轭高分子而言 ,聚苯胺原料易得、合成简单 ,具有较高的电导率和潜在的溶液、熔融加工可能性 ,同时还有良好的环境稳定性[2～ 5] .以导电高分子为导电剂的导电纤维有其独特的优点 .与颗粒状填料为导电剂不同 ,导电高分子在纺丝拉伸过程中会产生大分子取向 ,形成更多的导电通道 ,纤维的导电性能得到提高 ,导电阈值较小 .因此 ,研究导电组分在材料中的形态分布对研制导电共混复合…     

可溶性导电高分子的合成

本文以聚乙炔类导电高分子为重点简要地综述了可溶性导电高分子的合成与研究现状。     

可溶性导电高分子的合在

本文以聚乙炔类导电高分子为重点简要地综述了可溶性导电高分子的合成与研究现状。     

酚醛树脂热裂解产物的导电特性

近年来,无论是从理论方面还是从实验方面,人们对导电高分子材料的研究都不断深入,最近报道掺杂的聚乙炔电导率已高达10~5S·cm~(-1),但聚乙炔在空气中不稳定,应用受到限制。 一维石墨由于具有缩合芳香环结构,在空气中表现出很高的稳定性,日本K.Tanaka等人对一维石墨成员从理论上进行了详细讨论,认为具有多并苯骨架结构的一维石墨成员     

乙炔在钍配合物催化体系下的聚合

<正> 聚乙炔掺入杂质后,做为高分子导电材料已引起人们的极大关注。有关聚乙炔(下称PA)的合成、结构及性能测试,以及电池研究已有很多报道,其催化剂体系已有关于Ti、V、Cr、W、Fe、Mo、Ni和Co等过渡金属化合物,稀土化合物合成PA的报道。本文进行了应用重元素钍的高配合物[Th(P_(204))_8Cl_4]与三乙基铝组合作为催化剂、使乙炔在常温下定向聚合的研究,得到具有余属光泽银白色的PA,顺式含量为80％,并对PA薄     

聚苯胺的图形化沉积

自1976年发现第一个有机聚合物聚乙炔掺杂后具有类似金属的导电性以来，先后发现了聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺(PAn)等导电聚合物，其中聚苯胺以其合成方法简单、稳定性好、较高的电导率及良好的电化学性能等被预言为是最有应用前景的导电高分子材料之一。近年来，随着导电聚合物研究的广泛开展和不断深入，     

硫化聚合物锂离子电池正极材料的研究进展

用单质硫对聚合物进行硫化,可以制备具有电化学活性的导电高分子材料.这些材料用作锂离子电池正极活性材料,可获得较高的比容量.综述了聚二乙基硅氧烷、聚乙烯、聚乙炔、聚苯乙烯、聚丙烯腈等聚合物通过单质硫在200～360℃下硫化所制得的导电高分子材料的电化学特性.     

CO2稳定性与π键结构关系的探讨

根据休克尔分子轨道理论,对CO2分子π分子轨道进行组建,并获得相应的轨道能级.通过对CO2分子中组态2π43、(π53和π33)及2π22的能量上的稳定性、对应键级、分子磁性及化学性质等方面进行比较,得出CO2分子形成两个π43键使体系的能量降低最多,是最稳定的成键方式.     

有机/聚合物π半导体的四元设计原理

从物质结构的角度来看,有机/聚合物半导体是以组合π-轨道为主要电荷载流子输运通道的分子凝聚态固体.其化学本质是π系统,可以通过π-轨道的分子工程技术来巧妙地合成.本文以自己课题组的工作为主线,从物理有机化学的角度,阐述了有机/聚合物半导体设计的基本四要素,即电子结构、空间位阻、构象与拓扑以及超分子弱作用.同时,总结了四个单元要素在有机/聚合物半导体设计方面的研究进展,并展望了四元设计正成为科学家的一种重要思维模式.     

氧化和硫化对聚乙炔导电性能的影响

本文采用量子化学CNDO/2晶体轨道方法,对硫化聚乙炔和氧化聚乙炔的分子结构及电子质进行了了理论计算和分析,探讨了氧化和硫化对聚乙炔导电性能的影响,揭示了硫化抑制聚乙炔氧化,从而在空气中稳定的本质。     

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...     

重氮树脂-聚(4-羧酸苯基)乙炔自组装膜与光电转换

近年来 ,自组装及其形成的多层复合膜已经在导电、生物传感器及非线性光学等领域得到深入研究 ,特别是以聚阴离子与聚阳离子相互作用的静电自组装研究更为深入 .这一技术制备方法简单 ,无需特别的设备 ,对膜层厚度能随意调控 ,并以水作为介质 ,对环境无害 [1～ 3] .共轭高分子 (如聚苯胺、聚吡咯及聚苯亚乙烯等 )通过自组装形成共轭高分子膜 ,对制备具有导电、光电和传输等功能的薄膜半导体器件具有重要意义 .聚乙炔类是最早被发现且理论与应用研究最多的一类共轭高分子材料[4 ,5] .本文以聚 ( 4 -羧酸苯基 )乙炔 ( PCPA)为聚阴离子 ,以重…     

基于共轭高分子材料的光学生物传感器

以聚芴、聚噻吩、聚乙炔为典型代表的共轭导电高分子材料,是作为传感元件进行光、电信号传导的优异材料,目前已成为生物传感器领域研究的热点。基于不同类型,不同性质的共轭高分子所设计的传感策略特色各异,功能也不尽相同,例如,利用共轭高分子可以与某些电子/能量受体之间发生电子/能量转移的特点,可以使传感器的检测信号得到数百万倍的放大,从而极大地提高检测的灵敏度;利用共轭高分子的光学性质随构象变化而变化的特点,则可以实现对靶介导的生物分子的构象或结构转变的检测。本文对各种基于不同传感策略的共轭高分子光学生物传感器研究进行了综述,并对该领域的发展前景进行了展望。     

杂苯C5H5X（X=N,P,As,Sb,Bi）芳香性的核独立化学位移（NICS）与异构体稳定化能（ISE）研究

应用量子化学方法,通过核独立化学位移(NICS)和异构体稳定化能(ISE)的计算,研究了苯及第五主族元素取代杂苯分子C5H5X(X=N,P,As,Sb,Bi)的芳香性与稳定性.局域轨道定位函数局部最大值的计算结果表明,分子中C—X成键强度与实验稳定性顺序一致.从头算与密度泛函理论对分子的化学位移计算结果各异,计算值与实验值相关分析表明,Hartree-Fock方法对所研究体系的NICS比密度泛函理论具有更好的相关性.在分子环平面上方0.8～0.9处的NICS是芳香性判据的最佳选择,由自然定域分子轨道分解NICS最大处的zz张量值,结果显示π键对分子的芳香性起主要贡献.异构体稳定化能与NICS(max)的zz张量及π键(NICS(max)zzπ)均有很好的相关性,可以表征杂苯分子C5H5X全局芳香性,其顺序为:苯>吡啶>磷杂苯>砷杂苯>锑杂苯>铋杂苯.特别地,对这类分子π轨道的研究发现不包含X原子的π轨道将产生异常大的π键芳香性,这一现象可为分子磁性设计提供理论指导.     

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。     

苝酰亚胺受体的聚集形态对有机太阳电池中激子过程与电子传输的影响（英文）

末端烷基链分叉位置对苝酰亚胺(PBI)线性二联体的堆积模式具有显著影响,进而影响激子过程与载流子传输.二联体两端烷基链分叉位点紧靠苝酰亚胺能够抑制分子长程有序堆积,形成具有较少能量陷阱的无定形聚集态;而两端烷基链分叉位点远离苝酰亚胺则导致多种聚集结构共存,分子间强π-π相互作用位点成为能量陷阱.结果表明, PBI受体的聚集方式对有机太阳电池的性能产生重要影响,需要尽量减少活性层中的多种聚集结构共存以免引起激子解离受限以及载流子传输迟滞.     

聚苯胺膜电极在苯胺单体聚合反应中的电催化性能

自从第一个导电高聚物掺碘的聚乙炔问世以来［1］,人们又陆续开发研制了聚 苯胺(PAn)、聚吡咯和聚噻吩等导电高分子材料. 在众多的导电高分子材料中,聚苯胺以其原 料廉价易得,制备方法简便,导电性能优良,耐高温及抗氧化性能良好等优点而成为最具应用 前景的品种之一. 迄今为止,有关聚苯胺的链结构,掺杂反应,以及导电机理等基础理论方面 的研究已有大量的文献和综述报道［2～6］. 这些基础理论的研究为其应用研究奠定 了坚实的基础. 早在60年代,人们就发现,聚苯胺对氧化亚氮分解及丁二烯异构化反应具有独 特的催化作用;同时,聚苯胺具有超出几何表面的活性表面,故可对某些反应具有选择性的催 化作用. 因此,人们开始研究聚苯胺膜电极对某些电极反应的电催化性能［7～12］. 我国科学工作者在这一领域也做了许多有益的工作,如董绍俊等［13］研究了聚苯胺 膜修饰电极对抗坏血酸的电催化氧化,罗维忠等［14］研究了聚苯胺膜电极对Fe(Ⅱ) 和Sb(Ⅲ)的电催化作用. 本文主要讨论了扫描速度、苯胺单体浓度及温度对聚苯胺膜电极在 苯胺单体聚合过程中电催化性能的影响,为利用聚苯胺处理含苯胺废水提供了一定的理论依 据.     

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。     

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.