导电聚合物
导电聚合物种类
导电聚合物种类
导电聚合物的种类主要有以下几种:
1. 聚苯胺(PANI):聚苯胺是一种常用的导电聚合物,具有良好的导电性、机械性能和化学稳定性。
2. 聚咔唑(PZ):聚咔唑也是一种常用的导电聚合物,具有较高的导电性、热稳定性和抗氧化性能。
3. 聚噻吩(PTh):聚噻吩是一种具有良好导电性能和光学性能的导电聚合物,在太阳能电池等光电器件中得到广泛应用。
4. 聚丙咯(PPy):聚丙咯是一种导电聚合物,具有较高的导电性和化学稳定性,广泛应用于传感器、电极材料等领域。
5. 聚碳酸酯(PES)-聚苯胺(PANI):聚碳酸酯-聚苯胺复合材料既具有聚碳酸酯的良好机械性能,又具有聚苯胺的导电性能。
6. 聚异丁烯(PBR)-聚苯胺(PANI):聚异丁烯-聚苯胺复合材料具有优异的导电性能和机械性能,在导电聚合物电极材料中具有潜在应用前景。
此外,还有其他导电聚合物如聚氰基乙烯(PCV)和聚乙炔(PA)等,它们在不同领域具有特定的应用价值。
新型导电聚合物的研究现状
新型导电聚合物的研究现状导电聚合物是指可导电的高分子材料,其电导率高达金属的水平,这让其在电子材料领域有了广泛的应用。
目前,广泛应用于电子学和电气工程的导电聚合物包括:聚苯胺(PANI)、聚噻吩(PTh)、聚咔唑(PCz)和聚杂环(PEDOT)等。
然而,这些导电聚合物仍然存在很多局限性,例如电导率、机械强度和化学稳定性。
为了解决这些问题,科学家们开始研究新型导电聚合物,并开发了很多创新性的材料。
本文将介绍新型导电聚合物的研究现状。
1. 碳基导电聚合物碳基导电聚合物是一种新型导电聚合物。
因为碳是可再生、易加工的材料,所以碳基导电聚合物是被广泛研究和开发的。
碳基导电聚合物具有很高的机械性能和化学稳定性,并且能够在液态体系中制备。
碳纳米管和石墨烯也被用于制备碳基导电聚合物。
其中,石墨烯的机械稳定性和热稳定性更高,因此有可能成为未来导电聚合物的重要组成部分。
2. 离子型导电聚合物离子型导电聚合物是一类以离子为基础的高分子材料。
其电导率主要由附属的离子对电子进行传导来实现。
这种类型的材料在生物医学、能量存储和传感器等领域也有较广的应用。
目前,离子型导电聚合物的研究主要集中于优化材料的电荷传导性和光电转换率。
3. 生物可降解导电聚合物生物可降解导电聚合物是一种具有生物可降解性的导电高分子材料。
这种类型的材料可以在进行医学和生物领域的研究时起到很好的协助作用。
生物可降解导电聚合物具有很高的生物相容性,并且可以被生物体内的酶和水分解。
其应用范围十分广泛,包括人工器官、药物缓释、生物传感器和组织工程等领域。
4. 功能性凝胶导电聚合物功能性凝胶导电聚合物是一种具有凝胶属性的导电聚合物材料。
它们通过交联具有导电能力的高分子以形成凝胶状态,并且能够吸附或释放小分子,在羟基和二氧化硅凝胶中的离子的扩散。
这种类型的材料应用于传感器领域中,作为敏感度较高的生物传感器材料。
5. 金属有机框架导电聚合物金属有机框架导电聚合物(MOF)是由金属离子和有机配体形成的网状结构。
导电聚合物材料
导电聚合物材料导电聚合物材料是一种具有导电性能的高分子材料,其在电子、光电子、传感器等领域具有广泛的应用前景。
导电聚合物材料具有优异的导电性能、机械性能和化学稳定性,因此备受关注,并被广泛用于柔性电子、生物医学、能源储存等领域。
导电聚合物材料的导电性能主要来源于其分子结构中的共轭结构单元,如苯环、噻吩环等。
这些共轭结构单元能够形成π-π共轭结构,促进电子的传输,从而赋予材料良好的导电性能。
同时,导电聚合物材料还具有较高的柔韧性和可塑性,能够在各种形状的基底上制备成薄膜、纤维等形式,满足不同应用场景的需求。
在柔性电子领域,导电聚合物材料被广泛用于柔性电子器件的制备。
比如,利用导电聚合物材料可以制备柔性导电薄膜,用于制备柔性电子设备,如柔性传感器、柔性显示器等。
这些柔性电子器件具有轻薄柔软、可弯曲、可拉伸的特点,能够与人体皮肤接触,具有广泛的生物医学应用前景。
在生物医学领域,导电聚合物材料还被用于制备生物传感器、医用电极等器件。
这些器件能够与生物体接触,实现生物信号的检测、记录和调控,对于疾病诊断、治疗具有重要意义。
同时,导电聚合物材料还可以用于组织工程、再生医学等领域,为生物医学领域的发展提供新的可能性。
在能源储存领域,导电聚合物材料被用于制备超级电容器、锂离子电池等储能设备。
由于其良好的导电性能和化学稳定性,导电聚合物材料能够提高储能设备的性能,并且具有较高的安全性,为新能源的发展提供了重要支持。
总的来说,导电聚合物材料具有广泛的应用前景,在柔性电子、生物医学、能源储存等领域都有重要的作用。
随着材料科学的不断发展和创新,相信导电聚合物材料将会在更多领域展现其优异性能,为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
导电聚合物的制备及其电化学行为的研究
导电聚合物的制备及其电化学行为的研究
1导电聚合物的定义
导电聚合物(Conducting Polymer)是一类可电导的高分子材料,它是由双电子态不饱和高分子,如聚芳烃和聚酯等,通过大量化学反应而制备出来的。
它以具有分子尺度的半导体行为,显示出极具魅力的物理和化学性质的新材料。
2导电聚合物的制备方法
导电聚合物的制备主要采用两种方式:采用萃取和涂层的方法来进行制备,或者直接将高分子或金属盐溶剂溶液在膜中分布。
采用萃取制备导电聚合物:这是一种比较简单的方法,其基本原理是将含有高分子溶液和金属盐溶剂混合,再将混合物慢慢开发到矿物油中,并经过蒸发、沉淀、干燥、消解等,最终得到导电聚合物物质,为电化学行为的研究做好准备。
采用涂层的方法制备导电聚合物:这种方法包括有水溶液法法、溶剂沉积法、高温热辊法等,它们的共同特点是将原料溶液均匀的涂在表面,通过乾燥、卷曲等工序来得到导电聚合物物质。
3导电聚合物的电化学行为研究
导电聚合物的电化学行为主要取决于其结构、尺度和环境,使用电化学技术来研究,可以发现出更多关于导电聚合物的魅力性质以及电化学反应。
电化学技术主要由能力测定、阴阳极反应、表界面位潜电位扫描、电子荧光光谱(EELS)和电子显微镜(SEM)等技术构成,这些技术的运用,有助于研究导电聚合物的化学特性,探究其在电化学上的应用和机理。
4结论
导电聚合物可以通过不同的方式制备,制备出来的导电聚合物可以表现出极具魅力的物理和化学性质,可以应用于研究器件、电子学、能源学等领域,同时可以采用电化学技术来研究高分子的电化学行为,挖掘出导电聚合物的更多的魅力与机理。
导电聚合物的合成及应用
导电聚合物的合成及应用随着科技的不断发展,导电聚合物作为一种新型材料,被广泛应用在各种领域。
导电聚合物具有低成本、易加工、可调性强、柔性好等特点,因此备受关注。
一、导电聚合物的基本概念导电聚合物是一种具有导电性能的高分子材料,通过聚合物分子内部共轭体系的构建,使得它们具有较好的电子传输性质。
导电聚合物可分类为三类:聚噻吩系列、聚苯和聚吡咯系列。
其中聚噻吩系列导电聚合物具有电子亲和性强、电化学稳定性好、可溶于多种溶剂等优点,因此被广泛应用。
二、导电聚合物的合成方法导电聚合物的合成方法主要分为两类:化学合成和物理合成。
1. 化学合成化学合成是指通过有机合成方法合成导电聚合物。
目前较为常用的有两种,一种是电聚合法,另一种则是化学氧化聚合法。
电聚合法是利用电化学反应原理,将单体溶液在电极上施加电场,使单体离子发生电子转移,形成共轭体系聚合物。
这种方法具有操作简单、反应快速等优点。
化学氧化聚合法是在单体中加入化学氧化剂,通过氧化反应进行聚合。
这种方法具有化学反应速度快、产物质量好等优点。
2. 物理合成物理合成是指在导电聚合物体系中添加导电填充剂,如碳黑、金属纳米粒子等,使其具有导电性。
这种合成方法操作简便,可以用于大规模制备。
三、导电聚合物的应用导电聚合物具有众多的应用,以下列举几个例子:1. 电子器件导电聚合物具有导电性能,可以用于制作电子器件。
例如,OLED显示屏、柔性可穿戴设备等都广泛应用了导电聚合物。
2. 锂电池导电聚合物在锂电池领域得到广泛应用。
其中最具代表性的是聚噻吩系列的导电聚合物,可以用于制作锂电池正极材料。
3. 活性废水的处理导电聚合物可以通过电解反应对活性废水进行处理,其处理效率较高。
4. 传感器导电聚合物的导电性能可以用于制作电化学传感器、气敏传感器等。
总之,导电聚合物具有广泛的应用前景,其合成方法也在不断完善,未来有望得到更广泛的应用。
导电聚合物的制备和应用研究
导电聚合物的制备和应用研究导电聚合物是一种具有导电性能的高分子材料,因其独特的性质,在生物医学领域、微电子技术等方面得到了广泛的应用。
本文将探讨导电聚合物的制备方法以及应用研究进展。
一、导电聚合物的制备方法导电聚合物的制备方法多种多样,常见的方法有电化学聚合法、化学氧化还原法、电磁场聚合法以及模板合成法。
1、电化学聚合法电化学聚合法是一种通过电化学反应促进聚合物形成的方法,包括阴极聚合和阳极聚合两种。
其中,阳极聚合法是应用较广泛的一种方法。
在阳极上加电位,使得单体在阳极上聚合,形成导电聚合物。
以聚噻吩为例,其电化学聚合反应如下:2、化学氧化还原法化学氧化还原法是通过还原剂和氧化剂对聚合物进行反应,使得聚合物发生氧化或还原反应,从而形成导电聚合物。
其中最常用的产生氧化反应的还原剂有FeCl3、Ascorbic Acid、Peroxodisulphate,产生还原反应的氧化剂有Br2、KMnO4、NaNO2等。
以聚苯胺产生氧化反应为例,其化学氧化还原反应如下:3、电磁场聚合法电磁场聚合法是一个利用外加电磁场增强聚合反应的方法,包括辐射聚合和激发态聚合两种。
其中,辐射聚合的电磁场包括紫外线、电子束和γ射线等,激发态聚合的电磁场包括光、激光等。
以聚丙烯为例,其电磁场聚合反应如下:4、模板合成法模板合成法是一种通过模板作用使得聚合物成形的方法。
具体流程包括:将模板与希望聚合成形的单体在一起,使模板作用下单体形成聚合物,并去除模板后获得有规则的聚合物构型。
以上便是导电聚合物常见的制备方法,可以根据不同情况选择不同的方法。
二、导电聚合物的应用研究进展1、生物医学领域导电聚合物在生物医学领域中的应用以及研究较为广泛,用于生物传感器、组织工程、神经再生等方面的研究。
生物传感器利用导电聚合物的电导率,对分子或细胞进行检测。
组织工程中导电聚合物可以制成功能性细胞载体,协助细胞新生和组织修复。
神经再生方面则通过导电聚合物的导电性能,促进神经元的再生和修复。
导电聚合物的研究与应用
导电聚合物的研究与应用导电聚合物是一类独特的聚合物材料,其具有优异的导电性能,广泛应用于人们的生活中。
近年来,随着科技的不断发展和人们对高科技新材料的需求不断增加,导电聚合物也日渐成为研究热点,并在多个领域得到应用。
一、导电聚合物的分类及基本结构导电聚合物可分为高分子导体、锂离子导体和质子导体等几类。
其中,高分子导体的电子是由具有半导体性质的聚合物长链分子承载的,其常见的聚合物有聚苯胺、聚乙炔和聚噻吩等。
而锂离子导体和质子导体则是一类将金属离子或质子嵌入到聚合物中的新型电解质。
这些材料的导电性能取决于聚合物结构、离子成键、空间排布等因素。
二、导电聚合物的研究进展及应用1. 能源存储随着全球发展日益增长,能源短缺问题日益严峻,研究高性能电池材料已成为科学家们的必修课。
导电聚合物在电池领域的应用已经展现出了其强大的发展潜力。
其中,锂离子电池是目前最常见的电池之一,而锂离子导体因其高离子导电性能和良好的化学稳定性受到了广泛关注。
聚吡咯是一种锂离子导体材料,其在电池正负极材料、电解质等领域均有较好的应用前景。
2. 传感器导电聚合物的导电性质特别适合用于制作传感器。
当导电聚合物受到物理、化学或生物诱导时,其电子结构及导电性能会发生变化。
利用这一性质,可以制造出高灵敏度、高选择性、高响应速度的传感器,实现对目标物的高精度检测。
聚苯胺、聚噻吩等导电聚合物用于有机电化学传感器、化学气体传感器、生物传感器等方面均有应用。
3. 智能材料导电聚合物还可以应用于智能材料领域,如智能软体材料、光电磁传感器等。
由于其良好的柔性和可塑性,在人工肌肉、太阳能电池、可穿戴电子设备等领域都有广泛应用。
例如,导电聚合物在智能材料领域的应用中,通过控制其结构与电化学行为,不仅可以实现形状改变,还可以感知周围环境,并根据环境变化的需求进行适应性调整,大大拓展了导电聚合物的应用范围。
三、导电聚合物的未来展望导电聚合物作为一类有着广泛应用前景的新型材料,其研究与应用前景十分广泛。
导电聚合物材料的导电性能分析
导电聚合物材料的导电性能分析导电聚合物材料是一种具有导电性能的高分子材料,广泛应用于电子、能源等领域。
本文将从导电聚合物材料的基本原理和分类、导电性能的分析及其相关应用等方面进行探讨。
一、导电聚合物材料的基本原理和分类导电聚合物材料是通过在高分子链上引入导电基团或掺杂导电性物质,使其具有导电性能。
其基本原理是利用导电基团或导电物质的电子传导作用,使高分子链具有导电性。
根据导电性来源的不同,导电聚合物材料可以分为两类:掺杂型和导电基团型。
掺杂型导电聚合物是将导电物质以微粒或分子形式加入到高分子链中,通过导电物质的电子传导实现导电性。
而导电基团型导电聚合物则是通过在高分子链上引入具有导电性质的基团,使高分子链本身具有导电性。
二、导电性能的分析导电性能是评价导电聚合物材料的重要指标,影响着其在实际应用中的表现。
导电性能的分析主要从导电性、稳定性和机械性能三个方面进行。
导电性是导电聚合物材料的基本特性,其取决于导电物质的类型、掺入浓度和导电路径的连通程度。
常用的导电性能测试方法包括四探针法、霍尔效应和电化学阻抗谱法等。
通过这些测试方法,可以了解导电聚合物材料的电阻率、载流子浓度以及电导率等参数。
稳定性是指导电聚合物材料在不同环境条件下的导电性能表现。
高温、湿度、紫外线等因素都会对导电聚合物材料的导电性能产生不同程度的影响。
因此,评估导电聚合物材料的稳定性十分重要,可以通过热稳定性测试、湿热稳定性测试等方法进行。
机械性能是指导电聚合物材料在力学加载下的表现。
导电聚合物材料在实际应用中往往处于力学载荷的作用下,如拉伸、压缩、弯曲等。
因此,评估导电聚合物材料的机械性能可以通过拉伸试验、冲击试验和硬度测试等方法进行。
三、导电聚合物材料的应用导电聚合物材料具有导电性能优良、加工性能好、可调性强等特点,所以在电子、能源等领域有着广泛的应用。
在电子领域,导电聚合物材料常用于柔性电子器件的制备。
由于导电聚合物材料柔性、可弯曲性好,可以为柔性电子器件提供导电通径,例如柔性显示器、柔性电池等。
导电聚合物的电化学性质和应用
导电聚合物的电化学性质和应用导电聚合物是一类特殊的聚合物,具有优秀的导电性能和电化学性质,因此在电子、化学和材料科学领域得到了广泛的研究和应用。
本文将从导电聚合物的基本概念、电化学性质以及应用方面进行介绍。
一、导电聚合物的基本概念导电聚合物是一种具有导电性质的高分子化合物,即通过化学结构的改变,使得聚合物分子内存在导电的π键结构。
导电聚合物可以分为有机导电聚合物和无机导电聚合物两类。
其中,有机导电聚合物多为碳材料,如聚苯胺、聚噻吩等,而无机导电聚合物则为金属氧化物、导电聚合物复合材料等。
导电聚合物具有一系列优良的性质。
首先,它们具有良好的导电性能。
通过控制聚合物的结构和组成,可以调节导电性能。
其次,导电聚合物具有良好的物理、化学和生物相容性。
这为导电聚合物在生物医学等领域的应用提供了广阔的空间。
此外,导电聚合物还具有热稳定性、化学稳定性和机械强度等优良性质。
二、导电聚合物的电化学性质导电聚合物的电化学性质主要包括电化学储能、电化学传感和电催化等方面。
1. 电化学储能导电聚合物作为一种新型的储能材料,可以被广泛应用于超级电容器、电化学电池等领域。
导电聚合物电容器具有高的功率密度、长的寿命、低的内阻和高的电化学稳定性等优点。
2. 电化学传感导电聚合物可以通过改变其导电性能,在电化学传感领域中起到重要作用。
导电聚合物传感器主要用于检测生命体征、环境污染物、药物残留等方面。
它们具有快速、灵敏、可再现和高选择性等特点。
3. 电催化导电聚合物具有良好的电催化性质,被广泛应用于电解水制氢等方面。
导电聚合物在电解水过程中可以作为高效催化剂,实现催化反应的高效率和稳定输出氢气的能力。
由此,导电聚合物对于清洁能源的发展具有重要的意义。
三、导电聚合物的应用导电聚合物在多个领域中都有广泛的应用。
下面介绍部分应用场景:1. 传感器导电聚合物传感器具有快速、灵敏、可再现和高选择性等特点。
它们可以被用于检测生命体征、环境污染物、药物残留等方面。
导电聚合物和高分子材料
导电聚合物和高分子材料是当前科技领域的热门话题。
随着信息技术和电子科技的不断发展,的应用范围也得到了很大的拓展。
本文将从基本概念、应用和未来发展等方面探讨。
1. 导电聚合物简介首先,我们来了解一下导电聚合物。
导电聚合物是以聚合物为基础材料,在加入导电性材料后形成的一类材料。
它们能够在相应的电场下形成导电通道,并且能够在不同的环境中保持相对稳定的导电性能。
导电聚合物的导电性能取决于所添加的导电性材料的种类和含量,并且导电性能随温度、压力、湿度等环境因素的变化而产生变化。
2. 高分子材料简介高分子材料是材料科学和工程领域中的一个重要研究方向,是指以高分子化合物为基础制成的多组分材料。
高分子材料具有结构多样、性能优异、加工性好、成本低等优点,可以广泛应用于能源、环保、生物医学、信息技术等领域。
3. 导电聚合物的应用导电聚合物具有广泛的应用前景。
其中,最为典型的应用之一是在柔性电子设备中的应用。
由于导电聚合物具有优越的柔性、可撓性、透明性等特点,因此它们可以广泛应用于生产柔性显示器、人机交互设备、智能穿戴设备等,节省了设备空间,并且减少了能源消耗。
同时,导电聚合物还可以用于传感器、储能器、防静电等领域。
4. 高分子材料的应用高分子材料的应用十分广泛,其中最具代表性的应用之一是在塑料制品中的应用。
随着科技的发展,高分子材料在家电、轻工等领域中得到了广泛应用。
此外,高分子材料还被广泛应用于生产汽车、飞机、火箭等交通工具,同时也用于制造医疗器械、生物医学材料等。
5. 的未来发展在未来的发展中将会迎来更广阔的发展空间。
随着柔性电子设备和智能化等技术的应用普及,将应用于更多的领域中。
同时,在节能、环保、生物工程等领域也会产生更大的应用需求,由此推动更快的发展。
总之,在实现现代化社会的基础设施、提高生活质量、促进经济发展等方面都具有重要的作用。
随着科技的发展,这些新型材料的应用将会得到更加广泛的拓展,为我们的生活和未来的发展带来更多的便利。
导电性聚合物及其在电子设备中的应用
导电性聚合物及其在电子设备中的应用导电性聚合物是一类具有导电性能的高分子材料,其在电子设备中的应用前景广阔。
导电性聚合物的研究与应用可以追溯到上世纪60年代初,在过去的几十年中,这一领域取得了长足的发展。
导电性聚合物的独特特性使其成为电子设备领域中的热门材料。
导电性聚合物的特性和原理主要源于其内部存在的具有π共轭结构的共轭键。
这种共轭结构赋予了聚合物良好的导电性能。
与其他导电材料相比,导电性聚合物具有的独特性能包括:相对较低的成本、可塑性、可溶性、可加工性以及较高的化学稳定性。
这些性能使得导电性聚合物在电子设备领域中得到广泛应用。
导电性聚合物在电子设备中的应用主要集中在传感器、太阳能电池和柔性电子等领域。
首先,导电性聚合物在传感器中发挥着重要作用。
由于导电性聚合物的导电性能对外部环境的响应非常敏感,因此它们可以用于制造各种传感器,如压力传感器、湿度传感器和光学传感器等。
这些传感器可以用于测量和监测各种物理和化学参数,广泛应用于医疗、环境监测和工业领域。
其次,导电性聚合物在太阳能电池领域也有着广泛的应用前景。
由于导电性聚合物可以吸收光能并转化为电能,因此它们可以用于制造柔性、轻薄的太阳能电池。
与传统的硅基太阳能电池相比,导电性聚合物太阳能电池具有较低的制造成本、较高的柔性和可塑性,能够适应更多的应用场景。
在未来,导电性聚合物太阳能电池有望成为一种重要的可再生能源技术。
此外,导电性聚合物还在柔性电子领域发挥作用。
柔性电子设备具有可弯曲、可拉伸的特性,能够实现更自由、更舒适的使用方式。
导电性聚合物的可塑性和可加工性使其成为制造柔性电子设备的理想材料。
例如,导电性聚合物可以用于制造柔性显示屏、柔性传感器和柔性电路等。
这些柔性电子设备在人机交互、医疗监测和可穿戴设备等方面都具有巨大的潜力。
尽管导电性聚合物在电子设备领域中具有广泛的应用前景,但仍面临一些挑战。
其中最主要的挑战是提高导电性聚合物的导电性能和稳定性。
导电聚合物
自19世纪70年代聚合物发明100多年以来,它一直以绝缘这一伟大优点而自豪,并在工业中特别是在包装领域得到了十分广泛的应用。
到了20世纪80年代,由于高科技的注入使导电聚合物得到很大的发展,其应用领域更加宽广。
导电高分子材料具有特殊的结构和优异的物理化学性能,使其在光电子、信息产业、航空航天等领域有着广泛的用途。
在防电磁、防静电、隐身包装(防红外、防雷达)、智能包装等方面,有着诱人的应用前景。
因此,导电高聚物是21世纪新材料研究发展和推广应用的重点。
导电聚合物(Conducitve Polymers)是指聚合物主链结构具有导电功能的聚合物,一般是以电子高度离域的共轭聚合物经过适当电子受体(或供体)进行掺杂后而制得的。
导电性聚合物分为复合型、结构(本征)型、离子型三大类。
前者是在绝缘性高分子聚合物中加入碳黑、细微金属粉或镀金属的氧化物等导电物质而获得导电性能。
离子型是加入高氯酸锂等盐离子而导电,而结构型则依靠高聚物主链结构具有导电基因而赋予导电性,三者有根本的区别。
1.导电聚合物的特点与合成导电聚合物基本上是不饱和聚合物,一般采用电解聚合法合成。
并经过一定的掺杂处理而使其具有导电功能的导电高聚物。
其导电性能有如下特点。
①通过控制掺杂度,导电高聚物的电导率可在绝缘体--金属范围内(10的负9次方S/cm-10的5次方S/cm)变化,这是其他任何材料都无法比拟的。
目前最高室温导电可达10的5次方S/cm,它可与铜的导电率相媲美,而重量仅为铜的8%左右;典型导电高聚物一般导电率为10的5次方S/cm。
②导电高聚物可进行拉伸取向,沿拉伸方向电导率随拉伸度而增加,而垂直拉伸方向的电导率基本不变,呈现强的电导方向异性;③尽管导电高聚物的导电率可达金属水平,但它的电导率--温度曲线不呈现金属特性;④导电高聚物的载流子用弧子(soliton)、极化子(polaron)、双极化子(bipolaron)概念描述,既不同于金属的自由电子,也不同于半导体的电子或空穴;⑤导电高聚物具有掺杂/脱杂、完全可逆的过程,这是导电聚合物专有的独特性能;⑥导电高聚物具有掺杂伴随着颜色的变化以及高的三阶非线性光学效应等特点,使其应用范围更广。
导电聚合物
定义:导电聚合物又称导电高分子,是指通过掺杂等手段,能使得电导率在半导体和导体范围内的聚合物。
通常指本征导电聚合物,这一类聚合物主链上含有交替的单键和双键,从而形成了大的共轭π体系。
π电子的流动产生了导电的可能性。
简介:没有经过掺杂处理的导电聚合物电导率很低,属于绝缘体。
其原因在于导电聚合物的能隙很宽(一维半导体的不稳定性),室温下反键轨道(空带)基本没有电子。
但经过氧化掺杂(使主链失去电子)或还原掺杂(使主链得到电子),在原来的能隙中产生新的极化子、双极化子或孤子能级,其电导率能上升到10~10000 S/cm2,达到半导体或导体的电导率范围。
导电聚合物(聚乙炔)由日本科学家白川英树最先发现,美国科学家Heeger 和MacDiarmid 也是这一研究领域的先驱。
这三位科学家由于在导电聚合物研究中的突出贡献,共同获得了2000年的诺贝尔化学奖。
种类:自1970年代第一种导电聚合物——聚乙炔发现以来,一系列新型的导电高聚物相继问世。
常见的导电聚合物有:聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯和聚双炔等。
聚乙炔是最先报道具有高电导率的、结构最简单的共轭高聚物。
1987年,德国BASF 公司的科学家改进了白川英树的聚合方法,得到的聚乙炔经碘掺杂并拉伸取向后电导率高达2×10^5西/厘米,此数值大约相当于铜电导率(6×105西/厘米)的1/3。
在相同质量的情况下,它显示出比铜高2~3倍的电导率。
由于聚乙炔具有特殊的光学、电学和磁学性质以及可逆的电化学性质,它在二次电池和光电化学电池方面显示诱人的应用前景,但最致命的弱点是它在空气中不稳定。
聚噻吩和聚吡咯具有将聚乙炔的氢用硫或NH取代的结构,尽管它们的电导率没有聚乙炔高,但其稳定性好,能够用于制备电子器件。
被称为“苯胺黑”的聚苯胺粉末早在1910年已经合成出来,然而直到从酸性的水溶液介质中通过苯胺单体的氧化聚合而制备的聚苯胺才具有较高的电导率。
导电性聚合物的合成与应用
导电性聚合物的合成与应用随着科技的发展,聚合物被应用于越来越多的领域。
而导电性聚合物作为一种特殊的聚合物,在电子领域,尤其是电子器件方面有着广泛应用。
本文将就导电性聚合物的合成与应用进行探讨。
一、导电性聚合物的基本概念导电性聚合物是指具有一定导电性能的有机高分子材料,其导电机制与晶体半导体、金属或高分子电解质等性质类似。
但与前两者相比,导电性聚合物具有机械柔性、可塑性强,处理方便、低成本等特点。
导电性聚合物根据导电性不同可以分为半导体聚合物和导体聚合物。
前者常常具有独特的电化学稳定性和优异的光、电特性,如半导体聚合物P3HT;后者则通常指离子性聚合物,如氧化聚噻吩(PEDOT)和聚苯并咪唑(PBI),它们的导电性能在某种程度上可与一些传统的导体相媲美。
二、导电性聚合物的合成方法导电性聚合物的合成有许多种,其中常见的方法有以下几种:1.化学还原法:该方法利用学金属离子,用还原剂还原成金属颗粒,再将这些金属颗粒或金属化合物与聚合物相结合,从而赋予了聚合物导电性能。
该方法简单易行,得到的导电性较高。
2.氧化还原法:该方法采用氧化还原反应,将聚合物与氧化剂反应,形成氧化聚合物。
该方法反应速度快,且具有化学反应门槛低,抗氧化性好等特点。
3.点阵聚合法:该方法利用电极上的电场,将单体引入电极表面,在电极表面上建立点阵结构,使其聚合成具有导电性的高分子链。
4.嵌段共聚法:该方法通过合成不同的单体,在聚合物中嵌入不同的区块,形成具有导电性能的聚合物。
该方法具有较高的导电性能且易控制。
三、导电性聚合物的应用导电性聚合物的应用广泛。
在电子器件领域,导电性聚合物可以用于电极、电容等方面,可用于制作超级电容器、有机场效应晶体管(OFET)等器件。
在光电领域,导电性聚合物具有重要的应用价值,如半导体聚合物P3HT可以制作太阳能电池、有机发光二极管(OLED)等器件,被视为有前途的新型光电器件。
此外,导电性聚合物还可用于传感器、可穿戴设备、柔性电子等领域。
导电聚合物材料
导电聚合物材料导电聚合物材料是一种具有导电性能的高分子材料,具有广泛的应用前景。
在现代科技领域中,导电聚合物材料已经成为了一种备受关注的新型材料,其在柔性电子、光伏发电、传感器等领域均有着重要的应用。
本文将就导电聚合物材料的特性、制备方法以及应用领域进行介绍。
首先,导电聚合物材料具有良好的导电性能。
传统的聚合物材料通常是绝缘体,而导电聚合物材料通过引入导电基团或导电填料,使其具有了良好的导电性能。
这种导电性能使得导电聚合物材料在柔性电子产品中具有了广泛的应用前景,如柔性显示屏、可穿戴设备等。
其次,导电聚合物材料具有良好的可塑性和可加工性。
由于其基础材料是高分子聚合物,因此导电聚合物材料可以通过各种成型工艺进行加工,可以制备成薄膜、纤维、片材等不同形态的材料,从而满足不同领域的需求。
导电聚合物材料的制备方法多种多样,常见的方法包括化学氧化法、电化学聚合法、共聚合法等。
其中,化学氧化法是一种常用的制备方法,通过对聚合物进行氧化处理,引入导电基团,从而赋予聚合物导电性能。
电化学聚合法则是利用电化学方法在聚合物表面形成导电层,从而实现导电性能的提升。
共聚合法则是将导电单体与非导电单体一起进行聚合,从而在聚合物链上引入导电基团。
导电聚合物材料在光伏发电领域也有着重要的应用。
目前,传统的硅基光伏材料存在成本高、制备复杂等问题,而导电聚合物材料作为一种新型的光伏材料,具有制备成本低、柔性可塑性好等优点,因此备受关注。
导电聚合物材料可以作为柔性光伏电池的基底材料,实现了光伏材料的柔性化,为光伏产品的应用提供了更多的可能性。
此外,导电聚合物材料还在传感器领域有着重要的应用。
由于其导电性能和可塑性,导电聚合物材料可以制备成各种形式的传感器,如压力传感器、应变传感器等。
这些传感器可以应用于医疗、健康监测、环境监测等领域,为人们的生活提供了更多的便利。
综上所述,导电聚合物材料具有良好的导电性能、可塑性和可加工性,其制备方法多样,应用领域广泛。
导电聚合物的电导率
导电聚合物的电导率导电聚合物是一种具有导电性能的聚合物材料,其在电子、光电、能源等领域具有广泛的应用前景。
随着现代科技的迅速发展,导电聚合物已成为研究热点之一。
本文将介绍导电聚合物的概念、分类、合成方法及其电导率方面的研究进展。
导电聚合物是一种具有特殊结构和导电性能的聚合物材料。
它由含有共轭结构的聚合物单体通过聚合反应产生,具有良好的导电性能和应力敏感性。
导电聚合物通常包括聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPy)、聚噻吩(PTh)等。
与传统的金属和半导体材料相比,导电聚合物具有质量轻、形状可塑性、可溶性等优点,还能通过控制共轭结构的长度和结构的档次提高导电性能。
导电聚合物可以根据导电机制的不同进行分类。
一种是掺杂型导电聚合物,即通过向聚合物中掺杂离子或分子来提高其导电性能。
这种方法可以改变聚合物的电子结构和导电路径,使其具有较高的电导率。
另一种是氧化还原型导电聚合物,即通过聚合物分子内部的氧化还原反应来实现导电性能的调控。
这种方法通常通过控制聚合物的共轭结构和氧化态与还原态之间的转变来实现。
导电聚合物的合成方法有很多种。
常见的方法有化学氧化聚合法、电化学氧化聚合法、自由基聚合法等。
化学氧化聚合法是将氧化剂与聚合物单体在溶液中反应,生成导电聚合物。
这种方法简单、操作方便,但往往伴随着有害物质的产生。
电化学氧化聚合法是在电解池中利用电化学方法将单体氧化为导电聚合物,这种方法可以实现导电聚合物的直接定向合成。
自由基聚合法是通过自由基引发剂引发聚合反应,将单体聚合为导电聚合物。
这种方法操作简单,但控制反应过程比较困难。
导电聚合物的电导率是衡量其导电性能的重要指标,也是其应用的关键之一。
导电聚合物的电导率与其分子结构、共轭程度和晶型等因素密切相关。
一般来说,导电聚合物的电导率随着共轭结构的增加而提高,也随着晶体结构的有序化而增加。
研究者们通过控制导电聚合物的合成方法和调控其结构,以提高其电导率。
近年来,研究者们通过改进导电聚合物的合成方法和调控其结构,取得了显著的研究进展。
导电聚合物材料的合成与应用
导电聚合物材料的合成与应用在当代科技领域中,导电聚合物材料因其独特的导电性质和广泛的应用前景而备受关注。
导电聚合物材料是一种具有导电性能的聚合物材料,可通过掺杂其他元素或添加导电剂使聚合物具有导电性。
本文将探讨导电聚合物材料的合成与应用。
一、简介导电聚合物材料是一类特殊的有机聚合物,可通过引入共轭结构或掺杂导电剂的方式来赋予其导电性能。
导电聚合物的特殊结构决定了它们具有优异的导电性能和可调控的电导率,使其在能源存储、生物医学、光电子等领域具有广泛的应用前景。
二、导电聚合物的合成方法导电聚合物的合成主要有化学合成和物理合成两种方法。
1. 化学合成:化学合成是最常用的导电聚合物合成方法之一。
它通过有机合成化学反应实现导电性的引入。
常见的化学合成方法包括酸催化聚合、阳离子聚合、还原聚合等。
其中,酸催化聚合是一种常用的方法,通过在反应体系中引入酸催化剂,可以促进聚合反应的进行,并赋予聚合物导电性能。
2. 物理合成:物理合成是一种无需化学反应的导电聚合物合成方法。
常见的物理合成方法包括电聚合、热聚合、光聚合等。
其中,电聚合是一种常用的物理合成方法,通过施加电场使聚合物单体离子化并在电极表面沉积,形成导电聚合物薄膜。
三、导电聚合物的应用领域1. 能源存储:导电聚合物在能源存储领域有着广泛的应用。
由于其优异的导电性能和可调控的电导率,导电聚合物被广泛应用于锂电池、超级电容器等能源存储设备中。
导电聚合物作为电极材料或电解质添加剂,能够提高能源存储设备的充放电效率和循环稳定性。
2. 生物医学:导电聚合物在生物医学领域的应用也引起了广泛关注。
导电聚合物具有优良的生物相容性和导电性能,可用于仿生组织、生物传感器等领域。
导电聚合物可以作为生物传感器的电极材料,实现对生物分子的高灵敏检测,为生物医学研究提供了新的思路和方法。
3. 光电子:导电聚合物在光电子领域的应用也日渐增多。
导电聚合物具有良好的光学性能和导电性能,可用于有机太阳能电池、有机发光二极管等光电子器件。
导电聚合物的合成与表征
导电聚合物的合成与表征导电聚合物是指具有导电性质的高分子材料。
与传统的聚合物不同,导电聚合物具有良好的导电性能,可以作为电池、传感器、光电器件等高科技领域的材料使用。
本文将介绍导电聚合物的合成方法和表征技术。
一、导电聚合物的合成导电聚合物的合成方法多种多样,但归纳起来,大致可分为化学氧化法、电化学合成法和物理方法。
1. 化学氧化法该方法的主要原理是在聚合物的结构上引入特定官能团,然后通过化学氧化使其形成导电聚合物。
其中最常用的官能团是苯胺基团和咔唑基团。
苯胺的化学氧化以自由基为反应中心。
通常采用氧化剂,如硝酸、过氯酸等,对苯胺进行化学氧化,得到导电聚合物聚苯胺。
聚苯胺具有良好的导电性能、光学与电学性能,并显示出良好的电化学性能、耐氧化性和多孔材料性质。
而咔唑的化学氧化以电子转移为反应中心。
其可通过氧化剂如氯化铁、过氧化铵、过氧化氢等作为氧化剂,在弱碱咔唑的存在下进行氧化反应,得到导电聚合物聚咔唑。
2. 电化学合成法电化学合成是一种通过电化学系统合成导电聚合物的方法。
常用的电极材料是金属电极和碳电极,而电解质通常是单个或多个带有官能团的单体或前体。
举例来说,如要合成聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT),可以采用聚合前体3,4-乙烯二氧噻吩单体(EDOT)进行电解合成。
PEDOT不仅具有良好的电导率、储能性和耐用性,而且电学性质可以通过加/减电位和电极界面控制进行有效调节。
这种方法具有设备简单、操作方便、可控性高等优点。
3. 物理方法物理方法包括高分子合成后离子交换和微生物合成等方法。
相对于化学氧化法和电化学合成法,物理方法的取向性较弱,但通常更稳定且易于控制。
离子交换是一种适用于多种高分子材料的方法,在生成的物质中残留的离子可以促进离子传递,有助于提高导电性。
二、导电聚合物的表征导电聚合物的性能可以通过多种表征技术进行测试。
本章将介绍几种主要的表征技术。
1. 红外光谱法(IR)红外光谱法是表征高分子材料的一种常见方法。
导电聚合物结构
导电聚合物结构导电聚合物是一种具有导电性能的聚合物材料。
它可以在一定程度上传导电流,具有导电金属的某些特性,同时也保留了聚合物材料的特点。
导电聚合物结构的独特性使其在电子器件、能源存储和传输、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
导电聚合物的结构主要由两部分组成:聚合物链和导电基团。
聚合物链是由多个聚合单元通过共价键连接而成,可以是线性、交联或支化结构。
导电基团则是导致导电聚合物具有导电性的关键部分,通常是一些具有π电子结构的有机分子。
这些导电基团可以通过离子键、共价键或配位键与聚合物链相连,从而形成导电聚合物的结构。
导电聚合物的导电性能主要来源于导电基团的π电子结构。
这些π电子可以在导电聚合物中形成共轭体系,使得电子能够在聚合物链上自由传输。
导电聚合物的导电性能与π电子的共轭程度密切相关。
如果π电子能够在整个聚合物链上无阻碍地传输,那么导电性能就会更好。
因此,导电聚合物通常具有较长的共轭结构,如聚噻吩、聚苯胺和聚咔唑等。
导电聚合物的导电性能还与其分子结构的有序性有关。
有序的分子结构可以提高电子在聚合物中的传输速率,从而提高导电性能。
为了增强导电聚合物的有序性,可以通过控制聚合反应条件、引入有序的共聚单体或使用外界作用力来实现。
此外,导电聚合物的导电性能还受到温度、湿度和氧气等环境因素的影响。
在一定温度和湿度条件下,导电聚合物的导电性能可以达到最佳状态。
导电聚合物的导电性能还可以通过控制其掺杂物浓度来调节。
掺杂是指将某种离子或分子引入导电聚合物中,使其形成离子对或氧化还原对。
这些掺杂物可以通过与导电聚合物链的相互作用来改变电子的传输行为,从而调节导电性能。
常用的掺杂物包括有机酸、有机盐和金属离子等。
导电聚合物的导电性能还可以通过外界电场的作用来调节。
当外界电场施加在导电聚合物上时,电子会在聚合物链上产生偏移运动,从而改变导电性能。
这种电场调控的导电性能被称为场效应。
场效应可以实现导电聚合物的开关、调制和存储等功能,具有重要的应用潜力。
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导电聚合物摘要:本文简单介绍了导电聚合物的发现,从而进一步综述了导电聚合物的分类及导电机理。
共轭聚合物作为导电聚合物的最主要基体,介绍了其制备和掺杂方法。
并对导电聚合物的应用和发展前景做出了展望。
关键词:导电聚合物、共轭聚合物、掺杂引言2000年10月诺贝尔化学奖颁给了三位在导电聚合物的研究中获得杰出成就的化学家,即美国的黑格、马克迪尔米德和日本的白川英树。
1977年他们发现,聚乙炔薄膜经电子受体(I,AsF5等)掺杂后电导率增加了9个数量级,从10-6S/cm 增加到103S/cm[1,2],从而终于将高分子不能导电的传统观念打破。
20世纪60年代,白川英树利用改性的齐格勒-纳塔型催化剂制成了不同比例的聚乙炔薄膜,通过实验发现这些材料都属于半导体,并且发现室温下反式聚乙炔的导电性能优于顺式聚乙炔。
但如何提高聚乙炔的导电性成为难题。
后来白川英树又进行了氯和溴的掺杂研究,发现了卤素掺杂聚乙炔有可能具有异乎寻常的电学特性的征兆。
于此同时,马克迪尔米德教授从事着导电无机聚合物(SN X)的研究。
1976年,白川英树应马克迪尔米德的邀请赴美国宾夕法尼亚大学与黑格、马克迪尔米德合作研究半导性聚乙炔膜电导性的改进问题。
通过碘掺杂聚乙炔,将其导电性提高了7个数量级最终实现了第一个全有机导电聚合物[1]。
导电聚合物准确来讲应为可以导电的有机聚合物。
所谓导电聚合物是由一些具有共轭π键的聚合物经化学或电化学掺杂后形成的、导电率可从绝缘体延伸到导体范围的一类高分子材料。
导电聚合物大多都有一个较长的π共轭主链,因此又称为共轭聚合物,如图1所示。
共轭分子中,σ键是定域键,构成分子骨架;而垂直于分子平面的p轨道组合成离域π键,所有π电子在整个分子骨架内运动。
离域π键的形成增大了π电子活动范围,使体系能级降低、能级间隔变小,增加物质的导电性能。
交替的单键、双键共轭结构是导电高分子材料的共同特征,若进行掺杂可使其电导率增加若干数量级,接近于金属电导率。
导电聚合物的突出优点是既具有金属和无机半导体的电学和光学特性,又具有有机聚合物柔韧的机械性能和可加工性,还具有电化学氧化还原活性。
这些特点使得导电聚合物材料将在有机光电子器件和电化学器件的开发和发展中发挥重要作用[3]。
图1 常见的共轭聚合物1、导电高聚物的分类按结构不同将导电高分子材料分为复合型与结构型两大类。
结构型导电高分子材料是高分子本身的结构具有一定的导电性能,或者经过一定的掺杂处理后具有导电功能的材料,例如聚乙炔、聚苯胺等。
复合型导电高分子材料是由高分子基质与具有导电性能的材料通过各种复合方法形成的导电材料,复合材料中聚合物本身没有导电性能,起导电作用的是聚合物中添加的导电物质,例如炭黑、金属粉等。
2、高聚物的导电机理2.1 结构型导电聚合物的导电机理物质的导电过程是载流子在电场作用下定向移动的过程[4]。
高分子聚合物导电必须具备两个条件:(1)要能产生足够数量的载流子(电子、空穴或离子等);(2)大分子链内和链间要能够形成导电通道。
在离子型[5]导电高分子材料中,聚醚、聚酯等的大分子链呈螺旋体空间结构,与其配位络合的阳离子在大分子链段运动作用下,就能够在螺旋孔道内通过空位迁移(“自由体积模型”);或被大分子“溶剂化”了的阴阳离子同时在大分子链的空隙间跃迁扩散(“动力学扩散理论”)。
对于电子型[6]导电高分子材料,作为主体的高分子聚合物大多为共轭体系(至少是不饱和键体系),长链中的π键电子较为活泼,特别是与掺杂剂形成电荷转移络合物后,容易从轨道上逃逸出来形成自由电子。
大分子链内与链间π电子轨道重叠交盖所形成的导电能带为载流子的转移和跃迁提供了通道。
在外加能量和大分子链振动的推动下,便可传导电流。
2.2 复合型导电聚合物的导电机理导电聚合物复合材料,有二种:(1)在基体聚合物中填充各种导电填料;(2)将结构型导电聚合物或亲水性聚合物与基体聚合物的共混。
导电聚合物复合材料的导电机理比较复杂,通常包括导电通道、隧道效应和场致发射三种机理[7],复合材料的导电性能是这三种导电机理作用的结果。
在填料用量少、外加电压较低时,由于填料粒子间距较大,形成导电通道的几率较小,这时隧道效应起主要作用;在填料用量少、但外加电压较高时,场致发射机理变得显著;而随着填料填充量的增加,粒子间距相应缩小,则形成链状导电通道的几率增大,这时导电通道机理的作用更为明显。
此外,在结构型导电高聚物中有侧链上可以进行可逆氧化还原反应的活性基团,有时聚合物骨架本身也具有可逆氧化还原反应能力,即氧化还原型的导电聚合物[8]。
其导电机理为:当电极电位达到聚合物中活性基团的还原电位( 或氧化电位)时,靠近电极的活性基团首先被还原( 或氧化),从电极得到( 或失去) 一个电子,生成的还原态( 或氧化态) 基团可以通过同样的还原反应( 氧化反应) 将得到的电子再传给相邻的基团,自己则等待下一次反应。
如此重复,直到将电子传送到另一侧电极, 完成电子的定向移动。
3、共轭导电聚合物的制备导电聚合物可用化学聚合、电化学合成、生物催化等方法制备。
3.1 化学聚合法化学聚合是指应用强氧化剂催化单体的聚合。
其操作简单.成本较低,适合大批量生产,但其产物的性能不佳。
聚乙炔是以齐格勒-纳塔型催化剂、乙炔聚合制备的。
白川英树[1]将乙炔气通过TiCl4/Al(C2H5)3催化剂的正庚烷溶液,在催化剂溶液表面得到一张聚合物膜。
其产物有两种几何异构体,它们的比例取决于催化体系和聚合条件,如图2。
乙炔衍生物也可以采用该方法或其他体系[9]以链聚合方法来制备。
图2 聚乙炔制备反应式此外,Travers以过硫酸铵作氧化剂,在酸性水溶液中使苯胺氧化聚合[10]。
Corvadi以三氯化铁和对甲苯磺酸铁作氧化剂,合成并得到聚-3-乙烯二氧噻吩(PEDOT)[11]。
3.2 电化学合成化学聚合是指用电化学原理,在阴极上或阳极上进行的聚合。
聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩等多种导电聚合物都可以通过其单体的电化学聚合来制备,但不同的导电聚合物的电化学制备条件有所不同。
以聚吡咯为例,通过电化学聚合条件的优化,可以得到柔韧、光滑、电导率达102S/cm的导电聚吡咯膜。
由于吡咯电化学聚合的聚合电位是0. 7Vvs. SCE,因此有机电解液和水溶液都可以用作吡咯电化学聚合的电解液。
有机电解液的优点是吡咯单体溶解度高,聚合时无溶剂副反应。
在有机电解液中溶剂的给电子性( donor number, DN) 对聚合过程有重要影响,溶剂的DN越低,制备出的导电聚吡咯膜力学强度和电导率越高[12]。
可以在水溶液中进行电化学聚合是导电聚吡咯的一个突出优点。
水溶液pH 值、支持电解质阴离子等对吡咯电化学聚合过程有重要影响,弱酸性( 5>pH> 2) 溶液、表面活性剂阴离子电解液中制备的导电聚吡咯膜电导率较高。
阴离子在吡咯聚合过程中既起离子导电作用,又是生成的导电聚吡咯的掺杂对阴离子,同时它还参与了吡咯的电化学聚合过程。
另外,在聚合电解液中使用非离子表面活性剂添加剂,可进一步改进聚吡咯膜的力学强度、柔韧性和光滑度[13]。
1980年,Diaz运用电化学合成的方法得到聚苯胺薄膜[14]。
3.3 生物催化法生物催化聚合是指利用酶或是生物有机体(细胞或足细胞器)催化单体进行的聚合。
它具有催化效率高,反应专一性好,反应条件温和,可调节等优点。
Lju[15]运用酶催化合成导电聚苯胺。
Sikora[16],Subhalakshmi[17]分别运用HRP和SBP制得PEDOT。
3.4 其他聚合方法Segawa[18]用钌配合物作光敏剂对吡咯进行光聚合。
在光照下,Ru(Ⅱ)氧化成Ru(Ⅲ),聚合是由氧化过程引发。
Tanak[19]采用等离子体聚合法,在辉光放电下使单体聚合。
Zoppi[20]在易于加工的非导电聚合物基体上吸附(通常为液相吸附),形成导电聚合物的单体,然后使用化学氧化法或电化学法使吸附在基体上的单体聚合,从而获得基体表面具有“沉积”相的导电复合材料。
4、导电聚合物的掺杂聚合物的能隙比较大,常温下一般为绝缘体,因此聚合物必须通过掺杂一定的物质才能导电。
掺杂可分为P型掺杂和N型掺杂两种,结构式如下:P型掺杂为[ ( P+)1- y( A- 1)y]n,N型掺杂为[ ( P- 1) 1- y( A+ 1) y] n,其中P+和P-分别是带正电和带负电的高聚物分子链,A- 1和A+ 1分别是带负电和带正电掺杂剂的离子,y是掺杂度,n是聚合度。
掺杂剂种类很多,主要有卤素、Lewis酸、质子酸等受体型掺杂剂和碱金属、氨、季铵盐等给体型掺杂剂。
根据掺杂过程中电子是否得失,掺杂剂可分为氧化还原类和非氧化还原类掺杂剂,现在发现除了聚苯胺是唯一可以进行非氧化还原掺杂的导电高分子, 其他导电聚合物的掺杂都伴随氧化还原反应。
曾荣幸等[21]用碘掺杂聚苯胺,可以使聚苯胺提高到2. 64×10- 2S·cm- 1,碘主要是以I3-和I5-的形式存在,但热稳定性较差。
对聚噻吩和聚吡咯这类杂环聚合物可以采用自掺杂的方法,将- SO3H或- COOH基团引入聚合物的杂环上后, 离子以共价键的形式连接在主链上,掺杂是在导电高分子的自身进行[22]。
5、导电高聚物的应用导电聚合物具有掺杂导电态和中性半导态两种状态,这两种状态都有一些重要的应用前景。
掺杂导电态的应用包括用于电池、电色显示器件和超电容(super-capacitor)的电极材料、静电屏蔽材料、金属防腐蚀材料、电解电容器、微波吸收隐身材料、电致发光器件正极修饰材料、透明导电涂层、化学和生物传感器、导电纤维等;中性半导态的应用领域有电致发光材料、场效应管(FET)半导体材料、聚合物光伏打电池材料等。
在这些可能的应用领域中,导电聚合物材料与对应的无机材料相比,具有易于结构设计、制备简单、成膜性好等优点,但也存在稳定性差、电荷载流子迁移率低、难于形成有序结构等缺陷。
如何进行结构设计克服现有的缺点、实现导电聚合物的大规模应用是当前导电聚合物界努力的方向。
导电聚合物当前的研究热点是设计和合成结构高度稳定的、高荧光量子效率和高电荷载流子迁移率的共轭聚合物,制备结构有序的导电聚合物薄膜,设计和合成窄Eg 的和稳定的n型掺杂的导电聚合物等。
导电聚合物的研究迄今已获得辉煌的成就。
随着近10年来聚合物光电子材料和器件的发展以及最近共轭聚合物超导现象的发现,导电聚合物的研究已涉及到聚合物半导体、导体和超导体的宽广领域。
可以预见,导电聚合物的研究在21世纪将得到更大的发展,聚合物光电子材料和器件将走进我们生活的每一个角落。
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