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导电高分子材料 2000年诺贝尔化学奖得主 世界上第一种导电聚合物：掺杂聚乙炔 1977年，美国化学家MacDiarmid，物理学家Heeger和日本化学家Shirakawa首次发现掺杂碘的聚乙炔具有金属的特性 。并因此获得2000年诺贝尔化学奖。 使用Ziggler—Natta催化剂AlEt3/Ti(OBu)4,Ti的浓度为3mmol/L，Al/Ti约为3-4。催化剂溶于甲苯中，冷却到-78度,通入乙炔，可在溶液表面生成顺式的聚乙炔薄膜。掺杂后电导率达到105S/cm量级 。 导电机理与结构特征 电子导电型聚合物的共同结构特征是分子内有大的线性共轭n电子体系，给载流子-自由电子提供离域迁移的条件。 离子导电型聚合物的分子有亲水性．柔性好，在一定温度条件下有类似液体的性质。允许相对体积较大的正负离子在电场作用下在聚合物中迁移。 氧化还原型导电聚合物必须在聚合物骨架上带有可进行可逆氧化还原反应的活性中心。 导电聚合物是由具有共轭∏键的聚合物经过化学或电化学的掺杂而形成的 导电聚合物除了具有高分子聚合物的一般的结构特点外还含有一价的对阴离子（P型掺杂）或对阳离子（N型掺杂） 导电聚合物最引人注目的一个特点是其电导率可以在绝缘体—半导体—金属态 （10-9到105s/cm）较宽的范围里变化。这是目前其他材料所无法比拟的 目前已知的电子导电聚合物，除了早期发现的聚乙炔外，大多为芳香单环、多环、以及杂环的共聚或均聚物。 聚合物只能称为半导体材料。其原因在于纯净的，或未予“掺杂”的上述聚合物分子中各π键分子轨道之间还存在着一定的能级差。而在电场力作用下，电子在聚合物内部迁移必须跨越这一能级差，这一能级差的存在造成π价电子还不能在共轭聚合中完全自由跨键移动。 掺杂是一个氧化还原反应 p—型掺杂，以掺碘为例 什么是导电高分子的掺杂呢？ 纯净的导电聚合物本身并不导电，必须经过掺杂才具备导电性 掺杂是将部分电子从聚合物分子链中迁移出来从而使得电导率由绝缘体级别跃迁至导体级别的一种处理过程 导电聚合物的掺杂与无机半导体的掺杂完全不同 导电高分子的掺杂与无机半导体的掺杂的对比 聚合络合物理论（无序亚晶格离子传输机理） 1966年：PPO(聚环氧丙烷)可以溶解高氯酸锂盐类，溶解盐后聚合物的玻璃化转变温度有近70℃的变化，机械性能也发生异常变化。而最大的变化在于盐的溶解使聚合物的体积发生明显收缩，这说明在聚合物中溶解的盐与聚合物分子中的醚氧原子有较强的相互作用。 * * 美国物理学家Heeger 美国化学家MacDiarmid 日本化学家Shirakawa 对于n—型掺杂、以萘基金属掺杂为例： 掺杂过程是完全可逆的 没有脱掺杂过程 只起到对离子的作用，不参与导电 掺杂剂在半导体中参与导电 掺杂量一般在百分之几到百分之几十之间 掺杂量极低（万分之几） 是一种氧化还原过程 本质是原子的替代 导电高分子中的掺杂 无机半导体中的掺杂 这种现象被解释为溶解的盐(其实是盐解离后形成的离子与聚合物醚氧原子形成了配位络合物。（四氢呋喃），良好的溶解性并不是因为高的介电常数，而且醚氧原子与阳离子的配位络合作用。同样可以推理，聚醚对盐有较高的溶解性也应归于聚合物中给电基团与盐中阳离子强烈的配位络合作用。