掺溴PPA/掺溴纳米石墨复合材料的导电性能研究

通过对聚苯乙炔(PPA)进行溴蒸气掺杂,使其电导率比未掺溴时电导率提高了11个数量级.用热重、固体紫外光谱、X射线光电子能谱(XPS)研究了溴、石墨和PPA之间的相互作用.结果表明,掺溴纳米石墨含量较低时,溴对复合材料电导率提高起主要作用;掺溴纳米石墨含量较高时,掺溴纳米石墨对掺溴PPA的掺杂作用是复合材料电导率提高的主要作用;掺溴纳米石墨含量更高时,由掺溴纳米石墨直接相连所构成的导电网络对复合材料电导率提高起主要作用.     

MWNTs/掺溴聚苯胺复合材料导电性能研究

用化学氧化法和溴蒸气掺杂合成掺溴聚苯胺,通过机械共混制备MWNTs/PANI和MWNTs/掺溴PANI复合材料.复合材料表现出良好的导电性能,电导率达5～10 S·m~(-1),接近纯MWNTs的电导率.采用红外光谱、热重分析、紫外可见光谱、X射线粉末衍射和X射线光电子能谱研究MWNTs/掺溴PANI复合材料的导电性能和导电机理.研究表明,MWNTs和被掺杂的掺溴PANI通过π-π和p-π共轭作用形成电子转移复合物,组成了一个个独立导电单元,在复合材料的导电体系中起主要作用,随着导电单元数量增加至相互接触,形成导电网络,复合材料的电导率达到最大值.     

聚丁二炔晶体的掺杂和电导—Green函数解法

自1977年对聚乙炔掺杂获得成功后,人们发现很多高分子共轭聚合物都可通过掺杂而使其电导率大大提高,目前聚乙炔掺杂后的电导率已达到了铜的水平;由于聚丁二炔是一种比较复杂的结构,每个单胞内含一个共轭三键,且是唯一能获得大块单晶的高聚物,如果能对它进行掺杂而使电导率大大提高的话,将在制造有机半导体器件等方面显示出巨大的应用前景,可惜的是,至今对它掺杂未获得成功;这表明它有着不同于其他高聚物的掺杂机理.对于聚丁二炔的掺杂和电导,实验资料很少,理论模型还末见报导、本文在详细分析实验事实的基础上,第一次采用Green函数的方法,推导出了求掺杂(低掺杂)后的聚丁二炔的电导率的公式,并进行了数值计算,与实验事实较好地符合.     

聚苯乙炔/碳纳米管复合材料的制备及导电性

以无水A lC l3为催化剂合成了聚苯乙炔(PPA)、用浓H2SO4进行磺化改性,并通过共混制得了PPA/碳纳米管(CNT)及磺化PPA/CNT复合材料;研究了复合材料的导电性及电导率与CNT含量的关系。结果表明:磺化PPA/CNT导电阈值比PPA/CNT的降低了1%,前者达到极限电导率所需CNT的量是后者的10%;X-射线衍射(XRD)测试表明,在CNT界面上的磺化PPA有新的晶型产生。     

B位掺杂对固体氧化物燃料电池连接材料La0．85Sr0．15CrO3性能的影响

研究La0.85Sr0.15CrO3 B位(Cr位)掺杂不同的金属离子(Ni、Cu、Co、Ti、Ni Co) 的烧结性能、热膨胀和电子电导率.实验发现:离子掺杂可以降低La0.85Sr0.15CrO3的烧结温度;掺杂Ni对提高系统烧结性能最有效,La0.85Sr0.15Cr0.95Ni0.05O3的相对密度可达到94%;掺杂Co或者Cu能提高La0.85Sr0.15CrO3的热膨胀系数,而Ni和Ti 掺杂则有相反作用.所有试样在300 ～ 1 000 ℃具有线性热膨胀性,La0.85Sr0.15Cr0.95Ni0.02Co0.02O3在1 000 ℃空气气氛中的热膨胀系数为10.6×10-6/℃,和摩尔分数为8%的Y2O3稳定的ZrO2 (8YSZ) 电解质的热膨胀系数相匹配.与B位一元掺杂的La0.85Sr0.15CrO3试样相比,La0.85Sr0.15Cr0.95Ni0.02Co0.02O3 在675 ～ 850 ℃温度范围内显示出更高的电子电导率.     

Er~(3+)掺杂LiFePO_4正极材料的制备与性能

采用固相法合成了Er3+掺杂的试样,利用X射线衍射分析、四探针、电化学阻抗谱和充放电性能测试,探讨了掺杂位置及掺杂量对材料的晶体结构、电子电导率和电化学性能的影响.结果表明:铁位掺杂效果优于锂位掺杂,少于摩尔分数为3%的Er3+掺杂并未改变材料的晶体结构,但改善了材料的微观结构,电子电导率提高了4个数量级,1℃倍率下放电容量为103.47 mAh/g,比未掺杂试样提高了22.28%,Er3+掺杂改善了材料的比容量、循环性能及倍率性能.     

卤素掺杂对多壁碳纳米管导电性能的影响

通过气体吸附,制备了掺氯、溴、碘的多壁碳纳米管材料.与未掺杂多壁碳纳米管(MWNTs)相比,掺氯MWNTs电导率提高到原来的5倍以上,掺溴MWNTs电导率提高到原来的3倍左右,掺碘对MWNTs电导率基本无影响.用拉曼光谱和X光电子能谱(XPS)分析研究了卤素和MWNTs间的相互作用.同时研究了载流子浓度和迁移率对复合材料电导率的影响,结果表明:卤素的电负性越强,掺杂后多壁碳纳米管的载流子平均自由程提高越多,载流子迁移率提高越大;卤素与MWNT s之间的相互作用越强,产生的载流子越多,掺杂后的MWNTs载流子浓度提高越大.     

磷掺杂金刚石薄膜的电子结构及空位对其的影响

为了更好地理解磷掺杂金刚石薄膜的成键机理,和磷掺杂浓度对金刚石晶格完整性及电导率的影响,本文通过第一性原理的方法计算了不同磷掺杂浓度的金刚石晶格的电子结构和引进空位后的磷掺杂金刚石薄膜的态密度.计算的结果表明,一方面,磷原子只对它附近的几个原子内的成键有影响,电导率随着掺杂浓度的增加而增加.而另一方面,在总原子数为64的金刚石晶格中磷原子非最近邻位置增加一个空位后,我们发现不但可以改善磷掺杂金刚石薄膜的损伤,还可以有效地提高n型金刚石薄膜的电子电导率.     

导电聚合物的电化学性质

综述了几种有代表性的导电聚合物——聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩等的电化学特性及其电化学掺杂／脱掺杂反应的机理,介绍了聚对苯撑乙烯(PPV)等光电活性共轭聚合物的循环伏安特性及其HOMO和LUMO能级的电化学表征方法;还对导电聚合物的电化学稳定性以及取代基对共轭聚合物电子结构的影响进行了讨论．     

钒氮和钒铝共掺杂ZnO电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的超软赝势法(USPP)并选择GGA-PW91交换关联势对V掺杂、(VN)共掺杂和(VAl)共掺杂ZnO进行了几何结构优化及最稳定结构的电子结构和差分电子密度计算.V掺杂、(VN)共掺杂和(VAl)共掺杂不同程度地影响了ZnO晶格常数,V掺杂ZnO表现铁磁性,(VN)共掺杂对体系铁磁稳定性没有改善作用,而(VAl)共掺杂由于电子载流子在双交换机制中起到了媒介作用使基体的铁磁性更稳定.     

不同掺杂态聚苯胺的合成及其红外光谱的研究

以十二烷基苯磺酸(DBSA)和樟脑磺酸(CSA)作为掺杂剂,采用乳液聚合法和研磨法,合成了DBSA掺杂聚苯胺、CSA和DBSA共掺杂聚苯胺,探讨了合成条件对掺杂聚苯胺导电性能的影响,并研究了掺杂聚苯胺的红外光谱。DBSA掺杂聚苯胺、CSA和DBSA共掺杂聚苯胺的电导率分别为0.274 S/cm和1.210 S/cm。在DBSA掺杂聚苯胺中再掺杂CSA,可提高聚苯胺的电导率。     

Ce1-xLaxO2-δ（x=0.05-0.50）固溶体的合成与性质研究

利用溶胶-凝胶法合成了固溶体Ce1-xLaxO2-δ,通过粉末X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、Raman谱和交流阻抗谱系统研究了固溶体Ce1-xLaxO2-δ的结构和输运性质.X射线衍射表明,在0.05≤x≤0.50时,形成了单相立方萤石结构固溶体;Raman光谱测试表明,固溶体中氧缺位含量随掺杂量增加而增大;阻抗谱分析表明,低价稀土离子掺杂使固溶体Ce1-xLaxO2-δ的导电率得到很大提高,x=0.10时导电率达到最大值σ700℃=3.84×10^-2S/cm,σ800℃=8.21×10^-2S/cm,导电活化能为Ea=0.73 eV.     

PVDF增强咪唑功能化聚芳醚酮膜的制备与研究

研究了一种新型耐高温聚合物电解质膜的制备方法.以聚偏氟乙烯(PVDF)为增强材料,以甲基咪唑功能化聚芳醚酮(MeIm-PAEK)为基体材料,通过两者共混制备了具有较高电导率和良好尺寸稳定性的膜材料,并研究膜材料组分对膜材料性能的影响.¹H NMR 证实了咪唑基团的接枝成功.磷酸掺杂实验表明:甲基咪唑的功能化,使MeIm-PAEK膜具备较强的吸附磷酸能力;随着咪唑基团接枝度的增加,MeIm-PAEK膜的磷酸掺杂含量显著增加.通过与PVDF复合,显著地改善MeIm-PAEK膜在高温下、高浓度磷酸掺杂后的尺寸稳定性.70MeIm-PAEK/PVDF复合膜经85%磷酸溶液掺杂后,膜材料的磷酸掺杂质量分数为226%,体积溶胀率为248%,180℃不加湿条件下的电导率为0.141S/cm,适合做高温聚合物电解质膜材料.     

不同类型的酸掺杂对聚苯胺结构和电导率的影响

合成了导电高分子本征态聚苯胺(PANI)、盐酸掺杂聚苯胺(HCIPANI)和樟脑磺酸掺杂聚苯胺(CSAPANI)．用傅立叶红外光谱(RIR)、紫外—可见光谱(UV—Vis)对其掺杂前后的结构的变化进行了研究，分析了结构的变化对电导率的影响，并对其结果进行了合理的解释．     

无水三氯化铝催化聚苯乙炔的制备及荧光性能研究

使用无水ALCL3作为催化剂,通过本体聚合制备出具有良好荧光性能的聚苯乙炔,并用FT-IR。UV-Vis,PL对聚合物结构、性能进行了表征,研究了催化剂用量对聚合物分子量及荧光光谱的影响．结果发现,减少催化剂用量可使分子量增加,主链共轭体系增大,在紫外光谱和荧光光谱上表现出红移现象．另外,当选用不同波长(300、350、400nm)的光激发时,其荧光发射峰依次红移,说明所得聚苯乙炔可能含有多种异构链结构,存在不同的发光点．     

碘掺杂聚乙炔的正电子湮没谱和结构缺陷转变

本文研究了反式碘掺杂聚乙炔[CH(I_3)_y]_x在室温下正电子湮没寿命随掺杂浓度y的变化关系,发现y约在0.0025和0.043处寿命谱出现明显的突变.计算了杂质势和链间耦合积分.用链间耦合随掺杂浓度增强的概念,说明了出现上述两个突变的原因和主要元激发的转变,解释了磁化率随掺杂浓度变化的实验规律,讨论了三个区域的导电模型和电导率随温度的变化关系.     

First principles studies on the electronics structures of (Li<Subscript>1−<Emphasis Type="Italic">x</Emphasis></Subscript>Me<Subscript><Emphasis Type="Italic">x</Emphasis></Subscript>)FePO<Subscript>4</Subscript> (Me=Na and Be)

Based on density functional theory (DFT) of the first-principle for cathode materials of lithium ion battery, the electronic structures of (Li_1?x Me _x )FePO₄ (Me=Na and Be, x=0–0.40) are calculated by plane wave pseudo-potential method using Cambridge serial total energy package (CASTEP) program. The calculated results show that Li-site doping can improve the electronic conductivity enormously. Doping with Na has a noticeable effect on improving its electrical conductivity. However, serious structural distortion will occur when its doping density is beyond 0.25. In view of this, the best density of doping Na is less than 0.25. Doping with Be has an inconspicuous effect on increasing its electrical conductivity and has good cyclical stability, but it cannot achieve as good results as when it is doped with Na. Therefore we cannot find a middle ground between the two proposals. Considering cost and environmental protection, it is ideal to choose Na. So this method gives a reasonable prediction to the improvement of electronic conductivity through Li-site doping in LiFePO₄ material.