聚乙炔的合成、结构和性能

聚乙炔是70年代以来得到多学科深入研究的有机导电高分子。本文综述了在聚乙炔合成、结构和性能方面近年研究的进展,重点在聚合催化体系及其对聚乙炔结构、性能的影响,聚乙炔掺杂、反掺杂及其机理,聚乙炔导电性和导电机理。     

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])。     

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,     

导电高分子——使用部份氧化和还原的聚乙炔作电池的阴极和阳极

众所周知,有机高分子化合物是绝缘体。然而,在1977年的纽约科学院会议上,MacDiarmid,Heeger和Shirakawa等宣布了他们第一个发现了通过掺杂后的有机高分子(CH)_x的导电性。他们通过化学或电化学的掺杂(即通过化学或电化学的氧化和还原)将聚乙炔膜的电导从绝缘体(σ<10~(-10)ohm~(-1)·cm~(-1))提高到半导体和金属导体(σ>10~3ohm~(-(?))     

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。     

超导L-B膜材料:四硫富瓦烯衍生物的合成及性质

1973年,Ferraris等首次合成了有机导体四硫富瓦烯的复合物(TTF-TCNQ),其室温的电导率高达10~3Ω~(-1)·cm~(-1),从而引起人们对有机导体这一领域的重视.要进一步提高导电性,必须减少体系的库仑斥力,增加分子间的作用力,提高体系的维数.据此,Jerome等在1980年合成了四甲基四硒富瓦烯(TMTSeF)的电荷转移复合物,从此开创了有机超导体的研     

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     

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。     

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。     

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     

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。     

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     

高性能指标聚乙炔的合成及表征

聚乙炔的广泛和深入研究至今已有十多年的历史,然而由于其强度和稳定性问题一直未得到完全的解决,影响了实用化的进程。最近,德国的BASF公司提及用改性的Ziegler-Natta(简称Z-N)催化剂可合成出性能有改进的PA膜,但未见详细报道。文献尚报道了在Z-N催化剂中加入向列液晶及采用外加磁场等提高聚乙炔的电导率,利用乙炔和苯乙烯共聚提     

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     

纳米离子导体Ca_(1-x)La_xF_(2+x)的复阻抗谱和介电常数

在阴离子导体中,除氧离子导体外,研究得较多的是氟离子导体.由于卤素有高的氧化能力,氟化剂与金属的反应对应于体系自由能的很大变化,若用作电极对则可得到高的电压和功率密度;而且F~-是最小的单电荷阴离子,氟化物很有希望制成离子电导率高的固体,此外,氟化物常是电子绝缘体,结构简单,便于简化理论模型.为了提高氟离子电导率,一般采用掺杂异价氟化物的方法,如文献[1]对(CaF_2 YF_3)、文     

乙炔在钍配合物催化体系下的聚合

聚乙炔经过化学或电化学渗杂后,其电导率可达10~3Ω~(-1)cm~(-1),但是要将渗杂后的聚乙炔投入工业应用,则首先要解决聚乙炔的合成问题。目前,合成聚乙炔的方法可分为三种:一种是用Ti、V、Cr、W、Fe、Mo、Ni、Co等过     

R■c结构的锂离子导体

锂的重量轻、电负性低,以此作为电化学器件的负极材料可大大提高其池电压和能量密度。尤其是近来人们对全固态锂电池的响往,促使对新锂离子导体的研究兴趣倍增。已知Lisicon是一种电导率较高的、三维传导的锂离子导体,但它的化学稳定性差、室温电导率也较低。Nasicon是一种Rc结构、高电导,且对H_2O稳定的钠离子导体,但用Li置换其中的Na以后得到的Li_3Zr_2SiPO_(12)电导率剧降。说明Nasicon中的离子迁移通道适合Na~+,     

硝酸钾-氧化铝复合固体电解质在中温区的离子和质子导电性

自 1973年 Liang发现固体电解质的“复合效应”以来,人们相继对许多复合体系进行了研究.复合固体电解质可看成是一个两相混合体,即电导率不太高的离子导体相和高度弥散的绝缘体(如Al_2O_3).复合体的离子电导率常常因复合效应而大大增强.业已提出一些唯象模型来解释这种复合效应,比较典型的是所谓空间电荷层模型,认为离子导体相与绝缘体相之间存在着原子或离子相互作用,从而在两相界面处产生附加缺陷浓度,形成一高电导的空间电荷层.然而有关复合效应的机理目前仍处于定性认识阶段.尽管如此,现已发现某些复合固体电解质可用做中温固体燃料电池、传感器等器件的新型固体电解质材料.例如,已发现Li_2SO_4-Al_2O_3,RbNO_3-Al_2O_3,CsNO_3-Al_2O_3等复合材料在中温区具有相当高的离子电导率;在含氢的环境(如氢浓差电池或氢-氧燃料电池)中质子电导率可达10~(-2)Ω~(-1)·cm~(-1)量级.在原理性燃料电池的实验研究中,用这些材料做固体电解质时,已显示出相当好的放电性能.本文报道关于硝酸钾-氧化铝复合固体电解质材料的结构以及在中温区的离子和质子导电性的研究.1 实验     

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     

分散的第二相粒子对LiCl电导率的影响

近几年来,对超离子导体的研究日益增多,然而能称为超离子导体的材料却为数很少。材料科学家的一个重要任务就是寻找离子电导率高的材料。目前普遍采用的方法是合成具有所渭敞形结构的化合物。其它方法已开始引起人们的重视。