聚并苯半导体材料的研制

自从发现聚乙炔膜经掺杂电导率大大提高后,人们对有机导体进行了广泛的研究。由于聚乙炔膜在空气中易氧化降解而限制了其实用性,所以人们都在努力探索新的在空气中稳定的有机导电材料的研制。本课题研制的聚并苯半导体材料是一种在空气中极其稳定的不经掺杂其电导率就很高很有实用价值的新材料。     

溴蒸气掺杂聚苯乙炔的导电性能

通过溴蒸气的吸附,聚苯乙炔(PPA)的电导率比吸溴前提高近12个数量级.将溴掺杂的粉末样品压片成型后发现其电导率随时间的增加而提高.固体紫外光谱、红外光谱和X光电子能谱表明溴与PPA之间存在较强的共轭作用,形成了电子转移复合物;溴掺杂有利于增大PPA的共轭程度,提高PPA的电导率;压力作用有助于增强溴对PPA的掺杂效应.     

聚乙炔(Polyacetylene)中的电导

从分析聚乙炔的结构出发,在总结实验事实的基础上,提出了一个研究其电导的模型:它是沿链上、链间和纤维间三部分的贡献之和.从量子力学的普遍原理出发,分别算出了它们的数值;讨论了各种极限情况,能很好地解释实验事实.     

聚丁二炔的结构相变

利用一个简单的连续模型去研究聚丁二炔的结构相变,对于其中的σ电子和π电子分别处理.在聚丁二炔链上,当出现从PDB相向PDA相转变时,会出现一个畴壁和反畴壁,这个相变的出现主要是由于π电子重新分布的结果.我们把畴壁(反畴壁)当作元激发来处理,详细分析了相变过程,计算了畴壁(反畴壁)的结合能,成功能解释了如下的实验事实:在低温下PDA相比PDB相更稳定,并且会自发地发生从PDB向PDA的相变.     

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．     

两种长链共轭体系非线性光学性质的计算及基组研究

本文以aug-cc-pVTZ基组作为标准,用不同大小的基组分别对两种长链共轭化合物:聚炔类化合物H(C≡C)nH、聚乙炔化合物(PA) H(CH＝CH)nH（n=2～10）的非线性光学性质进行计算,并对基组进行逐一的比较、筛选,最后得到了较小的且计算结果较好的6-31 G*基组。在计算中还发现在计算不同的长链聚合物时,在HF和MP2水平下计算得到的二阶超极化率有显著的不同。     

聚丁二炔链中的光吸收和光感应键结构改变

1985年Koda等人发现聚丁二炔在光的照射下,会发生从兰色到红色的变化;掺杂不同时,其光吸收出现了一系列新的特征,并在有机光导,非线性光学层,电子束复印材料等方面得到了应用.本文首次提出一个包括电子—电子,电子—声子相互作用的模型,成功地解释了有关实验现象.     

聚丁二炔（PDA‘s）中光致变色机理的探讨

基于聚丁二炔（简写为ＰＤＡ＇Ｓ）中光致变色伴随Ｒａｍａｎ谱的显著改变这一事实，认为其光致变色是光诱导相结构转变的结果。建立了描述光诱导相结构转变的数学模型；对于光致变色的微观机理进行了深入的探讨；数值计算了光诱导相结构转变系数对入射光子能量的依赖关系，与实验符合。     

聚乙炔中孤波激发的稳定性

聚乙炔中孤波激发的稳定性取决于它们之间是否能稳定共存并且只能进行自由碰撞。从而我们推测电荷扭折是稳定孤子,将对掺杂反式聚乙炔的电学性质起重要作用;极化子是亚稳的孤波,可以存在于轻掺杂聚乙炔中;而中性扭折又能存在于未掺杂的反式聚乙炔中。     

聚丁二炔（PDH＇s）中光致变色机理的探讨

基于聚丁二炔（Ｐｏｌｙｄｉａｃｅｔｙｌｅｎｅｓ）（简写为ＰＤＡ＇ｓ）中光致变色伴随Ｒａｍａｎ谱的显著改变这一事实，认为其先致变色是光诱导相结构转变的结果．建立了描述光诱导相结构转变的数学模型；对于光致变色的微观机理进行了深入的探讨；数值计算了光诱导相结构转变系数对入射光子能量的依赖关系，与实验符合。     

聚丁二炔(Polydiacetylene)单晶中量子成核和热成核相变过程

本文研究聚丁二炔(Polydiacetylene)中的量子成核和热成核相变过程。在从PDB相向PDA相的相变过程中。会出现一个畴壁;相反,在从PDA相向PDB相的相变过程中,会出现一个反畴壁。我们认为,畴壁的形成是一种涨落的结果;利用统计物理的方法,对两种成核过程进行了详细的讨论,发现在ETCD-PD中,主要是热成核相变;而在ETDU-PD中,主要是量子成核相变,与实验事实符合。图5,参13     

掺杂剂对聚乙炔中电荷密度波的影响

我校副校长王荣顺教授在《高等学校化学学报》1989年第8期上发表论文《掺杂剂对聚乙烃中电荷密度波的影响》聚乙烃作为一种新型导电材料已引起人们的极大关注,因为掺杂后其电导率可提高十几个数量级,与金属铜的电导率相当。该文用 CNDO/2方法研究了各种掺杂剂聚乙炔中电荷密度波的影响。研究结果表明,当无掺杂剂存在时对中性孤子 S°,电荷分布基本上是均匀的且每个 C 原子所带电荷都很小,最大者     

含共轭三键的聚合物的掺杂机理和导电特性的研究

以聚丁（对甲苯硫酸）－２,４－己炔－１,６－二醇酯（ＰＤＡ－ＴＳ）为例,探讨了含共轭三键的聚合物的掺杂和导电特性的研究,对其微观掺杂机制,在比较现有的掺杂模型的基础上,提出了新的掺杂模型。     

聚吡咯结构与导电性能的研究

利用化学氧化法制备导电聚吡咯,通过改变制备温度得到了不同的样品.用固体~(13)C NMR谱、FTIR光谱、Raman光谱、XRD和XPS等手段进行分析.结果表明聚吡咯的电导率随着制备温度的升高而逐渐降低,说明不同温度下制备的聚吡咯内部结构存在差异.当制备温度较低时,生成的聚吡咯主要结构是以a-a方式连接的线性分子链,这种连接方式使得高分子同时趋向于形成平面化的构型和构象,保证了高分子具有较高的规整度、共轭度和电导率.随着制备温度的升高,分子链中α-α连接方式的比例逐渐降低,分子的结构遭破坏,有序度降低,趋向于生成构象相对扭曲、缠结的空间稳定态,最终导致了分子共轭链长变短,材料的导电性能降低.     

不同酸对界面聚合法合成聚邻甲苯胺结构和性能的影响

采用界面聚合法以邻甲苯胺为单体合成了硫酸、磷酸和醋酸掺杂态聚邻甲苯胺.通过红外光谱,粘度测定,X-射线粉末衍射,循环伏安,电导率测试等手段对质子酸掺杂聚邻甲苯胺进行了表征,讨论不同强度的酸对聚邻甲苯胺结构和性能的影响.结果表明,硫酸掺杂聚邻甲苯胺的分子量、结晶性、电化学活性和电导率最佳,而磷酸掺杂聚邻甲苯胺的各项性能最差.     

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.     

杂多酸/聚苯胺掺杂材料的制备、表征及性质

采用固相合成法,以苯胺为单体,过硫酸铵为氧化剂,制备了4种杂多酸/聚苯胺掺杂材料。测定了其在CHCl3和CCl4中的溶解度,并以红外光谱、紫外—可见光谱、X射线粉末衍射、电导率等测试手段对掺杂材料进行了表征。通过与本征态聚苯胺相比,证明出制备的材料是掺杂材料,同时表明聚苯胺经质子酸掺杂后,形成共轭结构,从而具有良好的导电性能。     

简并四波混频中的第三束共轭光

自1977年 Hellwarth 提出并验证四波混频相位共轭以来,人们对它的作用机制进行了很多研究,普遍认为共轭光包括两部分:E_(c1)是抽运光 E_1经信号光(探测光)E_p 和抽运光 E_2形成的位相光栅衍射产生的;E_(c2)是抽运光 E_2经信号光 E_p 与抽运光 E_1形成的位相光栅衍射产生的,总的共轭光则是这两部分的相干叠加.我们在实验中观察到了第三束共轭光:E_(c3),其响应时间要大于 E_(c1)和 E_(c2),而强度远小于 E_(c1)和 E_(c2).     

几种杂环与芳环半导体高聚物的电子结构

用自洽场晶体轨道方法,在能量梯度优化单胞所得几何构型的基础上,研究了3种含硫(或氮)杂环与芳环共聚的高聚物半导体材料的电子结构.由于这些高聚物中杂环与芳环的非共面性,使得它们的能带结构中带宽较窄,带隔较大,在未掺杂时为绝缘体物质.但它们的电离势大小与聚乙炔相应值接近,故是较好的P型半导体材料.     

聚吡咯的合成及其电学性能

为了改善和提高聚吡咯的溶解性和导电性能,利用化学氧化聚合法设计实验,制备聚吡咯。采用木质素磺酸钠、十二烷基磺酸钠和对甲苯磺酸三种掺杂剂,通过改变掺杂剂的种类、掺杂剂的掺杂量、氧化剂的掺杂量、氧化反应时间、氧化温度等反应参数来优化聚吡咯的制备工艺。采用XRD、FTIR、SEM和四探针电导率测试仪等对产物的组成、结构和导电性能进行表征。结果表明:三种掺杂剂均可以成功制备聚吡咯,有效地改善聚吡咯的水溶性能,其中木质素磺酸钠掺杂的聚吡咯性能最佳,当木质素磺酸钠取0.002 mol、n(Py)∶n(Fe Cl3·6H2O)=1∶1.2、反应在0℃下进行16 h时,电导率最高能达到0.818 S/cm。