导电高分子课件.ppt

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1、导电聚合物ConductingPolymers一、概述二、电子导电型高分子三、离子导电型高分子四、高分子导电复合材料五、有机超导体内容提要一、概述按照电学性能物质可分为绝缘体、半导体、导体和超导体四类：电导率,s/cm（西门子/厘米）绝缘体<10-10半导体10-10~102导电体>102超导体通常，聚合物材料属于绝缘体范畴。1、什么是导电高分子？狭义的定义：由碳、氢和氮、硫、氧等杂原子组成的具有本征导电性能的有机高分子材料。Conductingpolymers(CPs)ConductivepolymersConjugat

2、edConductivePolymersOrganicPolymericConductors■导电聚合物亦被称为：金属化聚合物MetallicPolymer合成金属SyntheticMetal2、导电高分子的发现1970’sPoly(p-phenylenesulfide),PPS聚苯硫醚thermoplasticsPoly(acetylene)well-definedsynthesisOxidationpolymerizationofanilineSpontaneouspolymerization→pyrroleblackElectr

3、ochemicaloxidationofaromaticmonomersP(Py),Poly(thiophene),Poly(furan)1968Electropolymerizatonofpoly(pyrrole)1978日本筑波大学H.Shirakawa（白川英树）宾夕法尼亚大学A.G.MacdiarmidA.H.Heeger发现：聚乙炔薄膜经AsF5或I2掺杂后呈现明显的金属特性，电导率可达103S/cm，比未掺杂前提高了十几个数量级。有机聚合物不能作为导电介质的观念被打破，全世界范围内掀起了导电高分子的研究热潮。2000年诺贝

4、尔化学奖获得者3、导电高分子材料的类型本征型导电高分子材料(结构型导电高分子)(intrinsicconductivepolymers)——高分子本身具备传输电荷的能力。电子导电聚合物（载流子为自由电子）离子导电聚合物（载流子为能在聚合物分子间迁移的正负离子）氧化还原型导电聚合物（以氧化还原反应为电子转移机理）Schematicrepresentationofπ-conjugationintheCPpoly(acetylene)SchematicillustrationforthreecommonCPs复合型导电高分子材料(

5、compositeconductivepolymers)由普通高分子结构材料与金属或碳等导电材料，通过分散、层合、梯度复合、表面镀层等复合方式构成。导电能力取决于导电材料的性质、粒度、化学稳定性、宏观形状等因素。特点：制备简单、成本较低4.导电高分子的特点几种材料电导率的比较属于分子导电物质（金属导电体：金属晶体导电物质）通过掺杂，电导率变化范围宽广（10-9~105S/cm）具有颗粒或纤维结构的微观形貌。颗粒或纤维本身具有金属特性，而它被绝缘的空气所隔绝，成为“导电孤岛”具有良好的物理、化学特性：较高的室温电导率、可逆的氧化

6、-还原特性、掺杂时伴随颜色变化、大的三阶非线性光学系数等。缺点：空气中稳定性差；加工性能、机械强度比普通聚合物差。5、导电高分子的合成缩合聚合(condensationpolymerization)加成聚合(additionpolymerization)化学合成(chemicalsynthesis)电化学合成(electrochemicalsynthesis)缩合聚合：聚噻吩poly(thiophene)Y=I,Cl,Br加成聚合：聚乙炔Poly(acetylene)Shirakawa:stereospecificZiegler-

7、Nattapolymerization电化学聚合：聚吡咯Poly(Pyrrole)5、研究导电聚合物的意义理论意义导电聚乙炔的发现从结构上在高分子与金属之间架起了一座桥梁。高分子外加型导电高分子结构型导电高分子分子导电理论、固态离子导电理论b)应用价值抗静电(10-8~10-2S/cm)电磁屏蔽材料透明电极，导线气体分离膜，人工肌肉电致变色，二次电池二.电子导电型高分子1、导电机理和结构特征2、掺杂3、影响电导率的因素4、一般制备方法5、典型的共轭聚合物6、应用1.导电机理和结构特征载流子在电场作用下发生定向迁移形成

8、电流电子导电型聚合物的载流子：自由电子或空穴。有机物中电子的四种状态：内层电子：受到原子核的强力束缚；电子：处于两个成键原子间，离域性小；n电子：杂原子上的孤对电子，没有离域性；电子：有限的离域；共轭体系增大