导电性高分子——掺杂聚乙炔

聚乙炔是一种具有共价键的有机聚合物,用化学方法掺杂,可以得到p型与n型的半导体及有机金属,并展现了运用的广阔前景。《导电性高分子——掺杂聚乙炔》一文介绍了掺杂聚乙炔的结构、导电性能及其基础理论。     

掺杂聚乙炔绝缘体——金属转变过程的量子化学计算与研究

一、引言聚乙炔是近年来研究很活跃的高分子导电材料之一。它在掺杂过程中引起的绝缘体——金属转变过程及其电子传导机理是至今仍未完全解决并有广泛争议的课题。图1给出了实验中所观察到的几种掺杂聚乙炔在常温下的电导率σ—掺杂浓度y曲线。从该图可以看出,开始掺杂时,电导率迅速随杂质浓度的增加而增大,但到达一定程度时电导率几乎不再增大,     

一种乙炔聚合的新催化剂

由于掺杂后的聚乙炔具有金属的导电性能,因而聚乙炔的研究,引起了广泛的兴趣。我们在乙炔聚合催化剂的研究中提出一种双组     

聚苯胺电池的充放电特性

对导电高分子感兴趣的课题之一是用它作电池的电极材料以代替金属电极。除了导电高分子比重轻之外,在电极反应过程中,它的母体不发生溶解,在电极表面也不产生沉积现象。这种特性对蓄电油来说是十分重要的,而金属电极不具备这种性能。 Mac Diarmid首次用导电高分子聚乙炔构成电池。P型掺杂的聚乙炔电池能在较大电流密度下充放电,但它的稳定性较差;n型掺杂的聚乙炔电池,其稳定性相当好,而且能充     

聚苯基单醚喹噁啉的电化学氧化

自1977年导电聚乙炔问世以来,化学家在制备和研究新型导电高分子方面进行了大量的工作。除具有金属导电性的聚乙炔、聚吡咯和聚噻吩的研究外,对可溶性芳杂环高分子掺杂的研究开始引起了人们的重视。通过化学或电化学掺杂方法,使具有刚性的、共平面梯形或阶梯形结构的高分子发生氧化还原作用,而从优良的电绝缘高分子材料转变成导电的或具有半导性的高分子材料。     

五氯化锑掺杂聚苯硫醚的物理、化学效应

近年来对导电高分子的研究引起了各国的普遍关注,人们业已发现许多分子主链具共轭延伸的聚合物,如聚乙炔、聚苯撑、聚吡咯、聚噻吩、聚苯硫醚等,经某些电子受体或供体掺杂(Doping)作用后,导电性可发生十几个数量级飞跃。聚合物导电性大小及其稳定性都可能与聚合物和掺杂剂间的配合有关。因此,了解掺杂过程的机理对指导制备导电性良好     

低温等离子体对聚乙炔稳定性的影响

70年代初,Shirakawa与宾夕法尼亚大学研究小组合作,发现用五氟化砷或碘掺杂的聚乙炔具有较高的金属电导性,聚乙炔作为一种新型的高分子导电材料,由于具有导电率高、比重轻、耐腐蚀、合成简单、原料便宜等一系列其它材料无从比拟的优点,而引起人们广泛关注。 聚乙炔作为一种新型导电材料,虽然具有上述优点,但由于其空气稳定性较差,而限制了     

模拟掺杂聚乙炔的量子化学研究

掺杂聚乙炔是一种很有前途的新型一维高分子导电材料,纯聚乙炔膜的电导率为～10~(-9)Ω~(-1)cm~(-1),当掺杂电子给予体(如Li)或电子接受体(如I_2)而成为掺杂聚乙炔时,电导率可增加到～10~3Ω~(-1)cm~(-1[1])。     

导电高聚物的一些问题

从1977年发现聚乙炔薄膜可以通过所谓“掺杂”的方法使它从绝缘体变成呈现接近于金属导电性的薄膜以来,导电高聚物的研究已经吸引了全世界许多物理学家、物理化学家和有机合成化学家日益增长的兴趣。可是直到目前我们对这些“掺杂”高聚物的结构、电子性质、物理化学性质等的理解还是很零星的、片断的,也可以说是一知半解、捉摸不住的状态。即使避开是否确实存在孤子的问题和这些物质金属导电性的本质问题,仅从物理化学家的角度来看导电高聚物,也有一大堆的问题有待于研究工作去澄清。本文将从我们实验室近年来对聚乙炔(PA)、聚吡咯(PPy)、聚噻吩(PTh)的研究进展来举例说明这些问题。     

一维实φ~3+φ~4场在有限温度下围绕孤子的量子起伏

对有孤子的一维场论及其在有限温度下的行为的研究,近年来吸引了不少人的注意。Su、Schrieffer和Heeger研究一维聚乙炔的导电机制,指出顺式聚乙炔的A相的能量略高于B相,基态没有简并。 前二年,在Su、Bi、Ni的工作中采用动量守恒的实时格林函数方法讨论了有简并基态的     

SO3掺杂反式聚乙炔导电性能的各向异性

采用量子化学ＥＨＭＯ／ＣＯ方法，计算了高取向反式聚乙炔本征态及ＳＯ３掺杂态的二维能带结构，根据固体能带理论，从能隙与宽带角度，讨论了聚乙炔经ＳＯ３掺杂呈现扭电性能时各向异性，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，其原因是由于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的结果；理论计算与实验结果一致。     

硫原子3d轨道对硫化聚乙炔电子性质的影响

研究空气稳定性好的聚乙炔(PA)导电材料,是目前国际上急待解决的难题。我们从聚氯乙烯出发制备了在空气中稳定的硫化类聚乙炔材料(SLPA),并对其结构性能进行了表征,从量子化学角度研究了硫化对PA电子性质的影响。     

用稀土催化剂合成聚乙炔薄膜

虽然早在1958年Natta等就报道了用TiCl_4-AlR_3催化体系可使乙炔聚合,但所得聚合物为不溶不熔粉末,不能加工成型,未能引起广泛的兴趣。七十年代初,白川用高浓度的Ti(OBu)_4-AlEt_3催化体系,首次得到了均匀的聚乙快膜。随后美国宾夕法尼亚大学的研究小组与白川合作,对聚乙炔膜进行p~-,n~-型掺杂,使其电导率增加约12个数量级,成为目前室温电导率最高的有机高分子导体。这一研究成果引起了人们极大的注意,成为当前有机导体研究的重要方向。近年来人们对聚乙炔的结构、电导及掺杂机理等进行了一些较为深入的研     

聚合物中新的导电机制

《聚合物中新的导电机制》一文,以聚乙炔为例,介绍了新颖有机聚合物的一种导电机制,孤子是其导电的载流子。这种崭新概念的确立,展现了凝聚态物理发展之一斑。     

孤单子及其应用

非线性问题本来就极有意义,孤单子(Soliton)给它增添了新意。目前孤单子的应用范围在不断扩大,已经伸展到化学、物理学、生物学等领域。孤单子在阐述诸如单因次传导体的电荷密度波(CDW)、单因次磁性体的旋转波、生物高分子体系的激发移动、晶格缺陷、聚乙炔导电机理等卓有成效。迄今为止,尚未见到有关孤单子应用的详尽介绍,本文略述一二。     

导电聚噻吩薄膜的非欧姆电导——微观颗粒结构间的接触效应

有机导体TCNQ-TTF和喹啉Q_n(TCNQ)_2等有机电荷转移复合物单晶在高电场强下观察到非欧姆电导。对导电高聚物如电荷转移(CT)插入对离子(“掺杂”)聚乙炔(PA)和聚吡咯(PPy)薄膜也观察到电导的非欧姆性。但是这些物质均非单晶,其形态包括微纤或颗粒。本实验前已报道用四探针法测得的电导,一般被微纤间或颗粒间的接触电阻所控制,因此测得的非欧姆电导也很可能是颗粒间的接触效应而非导电高聚物的本征的性质。本文对聚噻吩(PTh)进行了电导的非欧姆性研究。     

塑料向硅的领地提出挑战

用一种导电的塑料材料聚乙炔制造电子元件的希望快要实现了,现在已到了真正的技术突破阶段。日本科学家已经研制成功第一个以加入添加剂的聚乙炔为材料的二极管(p-n结)。与原先的各种尝试不同,此二极管在空气中是稳定的。这一进展表明,二极管和晶体(三极)管很快就可能用塑料代替价格昂贵的超纯硅来制造。聚乙炔的导电性源于交叉双键的特殊排列。双键中的电子不是被特定的几个具体碳原子所占有,而是     

含有微量硼元素的石墨对金刚石合成影响的研究

实验表明,在合成原料石墨中掺杂含硼材料可以合成出含硼金刚石。因此,了解这些摻杂物对高温高压金刚石合成过程及其存在形式和特征,对于进一步研究这种金刚石的形成机理以及有关性能方面的一些问题和对原料石墨进行选择是十分必要的。本文报道掺杂硼化物原料石墨合成金刚石的若干研究简况。     

聚对苯乙炔及其氮取代物的能带结构和电学性质

1 引言聚对苯乙炔[Poly(p-phenylene vinylene),缩写名PPV]是一种具有可机械加工性、在空气中稳定的优良导电高分子材料。80年代中期,有关实验发现:若用H_2SO_4,AsF_5等P型掺杂剂进行掺杂。掺杂后的PPV的电导率可达10~3scm~(-1)数量级。近一、二年,又发现它具有良好的电致发光性能,并已制成PPV发光二极管。由于PPV材料具有其它导电高分子材料所少有的易拉丝和易成膜等优点,因此它作为一种导电、发光高分子新材料,在制造全塑电子线路、电器元件和超薄大面积显示屏等高新科技领域有着广泛而又诱人的应用前景。     

聚苯胺导电复合物的二次掺杂现象

在导电聚合物中,掺杂概念的进一步发展是基于以下的事实:樟脑磺酸(CSA)掺杂的聚苯胺(PAn)用间甲酚做溶剂比用氯仿所得膜的电导率高10~3倍,并观察到聚苯胺的首次金属行为,在178K至室温电导率随温度的升高而下降,σ_(178K)/σ_(RT)=1.1.Heeger和MacDiarmid两研究小组最近的研究表明:间甲酚可使PAn-CSA卷曲的分子链展开,并使单极化子从定域转变为离城.PAn-CSA氯仿溶液所得膜用间甲酚气氛或涂间甲酚的方法同样可改善其导电性.MacDiarmid命名此现象为2次掺杂,以区别于原掺杂的概念,其主要特征是2次掺杂过程对导电高分子主链的排列和构象产生影响,而不是以掺杂剂的存在作为提高导电性的必要条件.但至今未见对导电复合物的2次掺杂现象的进一步研究.本文成功地用现场乳液聚合方法制得导电态聚苯胺与氯磺化聚乙烯(CSPE)复合物的基础上,研究2次掺杂对其导电