导电高分子(必威体育精装版整理版).pptx

导电聚合物;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

;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？;2、导电高分子的发现;1978日本筑波大学H.Shirakawa（白川英树）

宾夕法尼亚大学A.G.Macdiarmid

A.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。;;3、导电高分子材料的类型;Schematicrepresentationof

π-conjugationintheCPpoly(acetylene);SchematicillustrationforthreecommonCPs;?复合型导电高分子材料

(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;;5、导电高分子的合成;缩合聚合：聚噻吩poly(thiophene);加成聚合：聚乙炔Poly(acetylene);电化学聚合：聚吡咯Poly(Pyrrole);5、研究导电聚合物的意义;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，离域性增强。

电子导电型聚合物的结构特征：大的共轭?电子体系

天然高分子导电体：石墨，平面型共轭结构;典型的电子导电高分子的结构;2.掺杂

上述聚合物的电导率在10-10~102S/cm，属于

半导体，原因是?电子难以跨键迁移，这是线

型共轭体系的固有特征。;分子轨道理论：2个2p轨道形成二个?分子轨道，一对电子占据一个成键轨道，另一个为空的反键轨道；

能带理论：2p电子形成的能带分裂成两个亚带，一个为全充满能带，另一个为空带；电子若要在共轭体系中自由迁移，必须克服满带与空带之间的能级差，因为满带和空带在分子结构中是互相间隔的。;1）“掺杂”概念

无机半导体“掺杂”的含义指在纯净的无机

半导体材料中加入少量具有不同价态的第二

种物质，以改变材料中空穴和自由电子的分

布状态。

?杂质原子取代主体原子，掺杂程度很低。

;2）掺杂类型和掺杂方式;3）掺杂剂

p-型掺杂剂（氧化剂）：卤素(I2,Br2,IBr)；FeCl3,AsF5,

SnCl4;电化学掺杂中的对阴离子：ClO4-,

BF4-,PF6-。

n-型掺杂剂（还原剂）：Li,Na,萘钠；电化学掺杂中

的对阳离子：NR4+,Li+等。;4）导电聚合物中掺杂的特点

从化学角度看，掺杂的实质是一个氧化-还原过

程，即掺杂过程导致高分子链发生了电子得失：;从物理角度看，掺杂是反离子嵌入的过程，

即为了保持电中性，掺杂伴随着阳离子/阴

离子进入高聚物体系，同时，反离子也可以

脱离高聚物链—脱掺杂。

掺杂和脱掺杂是一个可逆过程，这在二次电

池的应用上极为重要；

d)掺杂量大：大大超过无机半导体的掺杂限度。

;e)电化学掺杂;电化学掺杂的优点：