聚噻吩类导电聚合物的研究进展要点
导电高分子材料的研究进展及其应用
导电高分子材料的研究进展及其应用摘要：本文讲述了导电高分子材料的起源、分类以及特点。
综述了导电高分子材料的研究进展及其在各个领域的应用。
关键词导电高分子研究进展应用一、引言1958 年Natta 等人合成了聚乙炔，但是当时并没有引起其他科学家的足够重视。
自从1977年美国科学家黑格（A.J.Heeger）和麦克迪尔米德（A.G.MacDiarmid）和日本科学家白川英树（H.Shirakawa）发现掺杂聚乙炔（Polyacetylene,PA）具有金属导电特性以来[1]，有机高分子不能作为电解质的概念被彻底改变。
现在研究的有聚乙炔(Polyacetylene, PAC)、聚吡咯(Polypyrroles,PPY)、聚噻吩(Polythiophenes, PTH)、聚苯胺(Polyaniline,PAN)、聚对苯(Polyparaphenylene, PPP)、聚并苯(Polyacenes,PAS)等,具有许多特殊的电、光、磁和电化学性能。
也因此诞生了一门新型的交叉学科-导电高分子。
这个新领域的出现不仅打破了高分子仅为绝缘体的传统观念,而且它的发现和发展为低维固体电子学,乃至分子电子学的建立和完善作出重要的贡献,进而为分子电子学的建立打下基础,而具有重要的科学意义。
所谓导电高分子是由具有共轭∏键的高分子经化学或电化学“掺杂”使其由绝缘体转变为导体的一类高分子材料。
它完全不同于由金属或碳粉末与高分子共混而制成的导电塑料。
导电高分子具有特殊的结构和优异的物理化学性能使它在能源、光电子器件、信息、传感器、分子导线和分子器件, 以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术上有着广泛、诱人的应用前景。
因此, 导电高分子自发现之日起就成为材料科学的研究热点。
经过近30多年的发展，导电高分子已取得了重要的研究进展。
二、导电高分子材料的分类按照材料结构和制备方法的不同可将导电高分子材料分为两大类:一类是结构型(或本征型) 导电高分子材料,另一类是复合型导电高分子材料。
聚噻吩的电化学合成与表征研究.
聚噻吩的电化学合成与表征研究目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)第一章绪论 (2)1.1导电高聚物简介 (2)1.1.1导电高聚物的定义 (2)1.1.2导电高聚物的用途 (2)1.2导电高聚物聚噻吩 (3)1.2.1噻吩单体的介绍 (3)1.2.2聚噻吩 (3)1.2.3聚噻吩的合成方法 (4)1.2.4聚噻吩的优点及用途 (4)1.2.5聚噻吩的研究发展 (5)1.3离子液体 (5)1.3.1离子液体简介 (5)1.3.2离子液体的种类 (5)1.3.3离子液体的合成 (6)1.3.4离子液体的特点及应用 (6)1.4.1研究目的意义 (6)1.4.2研究内容 (7)第二章实验部分 (8)2.1仪器和药品 (8)2.2离子液体的选择 (9)2.2.1[Bmim][BF4]的结构 (9)2.2.2[Bmim][BF4]的优点 (9)2.3在离子液体中合成聚噻吩 (10)2.3.1电极的选用及制备 (10)2.3.2聚噻吩的聚合机理 (10)2.3.3操作步骤 (11)2.4聚噻吩的红外色谱检测 (12)第三章结果与讨论 (13)3.1循环伏安曲线 (13)3.2红外分析 (14)3.2.1噻吩的红外分析 (14)3.2.2聚噻吩的红外分析 (15)结论与展望 (16)致谢 (16)参考文献 (17)聚噻吩的电化学合成与表征研究摘要：导电高聚物是一种新型的材料，在导电材料、电池材料、电化学、电致发光等方面都有着广泛的应用。
聚噻吩作为导电高聚物主要的成员之一，早在1980年首次被合成出来。
聚噻吩以其良好的导电性能，卓越的光学性能，繁多的衍生物和便于操作加工等优点，在电学、光学、电化学等方面都有着巨大的发展潜能。
电化学合成法是合成聚噻吩的主要方法之一。
电化学合成法不需要加入氧化剂和催化剂，而且操作简单，是一种理想的合成方法。
而在“绿色溶剂”离子液体中进行电化学合成导电聚合物实验是一种新式、绿色环保的方法。
新型导电聚合物及其应用研究
新型导电聚合物及其应用研究导电聚合物被广泛应用于电子、信息、医疗、环保等领域，是新型材料领域的重要研究方向之一。
然而传统导电聚合物存在导电性能不稳定、生产成本高等缺点，因此近年来，研究人员致力于开发新型导电聚合物，并在应用方面取得了不少进展。
一、新型导电聚合物的分类根据其化学结构和性能特点，可将新型导电聚合物分为聚噻吩类、聚苯胺类、聚吡咯类、聚咔唑类、聚乙炔类、聚丙烯酰胺类、聚芳烃类和离子型聚合物等几类。
其中，聚苯胺类新型导电聚合物制备简单、导电性能好，已成为新型导电聚合物研究的重点之一。
聚丙烯酰胺类新型导电聚合物同样在生物医药、环境保护、光伏等领域有广泛的应用前景。
二、新型导电聚合物的制备方式新型导电聚合物制备的主要方法包括化学氧化聚合法、电化学聚合法、化学还原法、阴极喷射法等。
其中，电化学聚合法是最为常用的一种制备方式，具有制备简单、产率高、导电性能好等优点。
三、新型导电聚合物的应用研究进展1.电子信息领域：新型导电聚合物在半导体器件、导电墨水、光敏材料等方面的应用研究取得了不少进展。
聚苯胺类导电聚合物在半导体器件中广泛应用，使有机半导体的性能得到了提升；聚噻吩类、聚吡咯类导电聚合物可以作为荧光探针和催化剂，具有广阔的应用前景。
2.生物医药领域：新型导电聚合物在生物医药领域主要应用于生物传感器、电生理信号探测和仿生材料等方面。
聚丙烯酰胺类导电聚合物在仿生材料、组织修复等方面表现出良好的应用前景。
3.环境保护领域：新型导电聚合物在环境监测、废水处理、污染源追溯等方面有着广泛的应用前景。
离子型聚合物可以用于重金属离子的吸附，聚芳烃类导电聚合物可以用于气体传感监测。
四、新型导电聚合物的挑战和展望新型导电聚合物在应用研究方面取得了不少进展，但仍存在以下问题：导电性能不稳定、光生电性能低、耐热性差等。
同时，新型导电聚合物的研究和开发仍需要更多的投入和精力。
展望未来，新型导电聚合物的应用前景广阔，可以期待其在电子信息、生物医药、环境保护等领域的更广泛应用。
聚噻吩及其衍生物_聚噻吩基复合材料的导电性能研究进展
L i 等[23] 通过化学氧化法在 0 的条件下制备了 PTh 及 掺杂, 并研究了产物的电导率。结果表明, 未掺杂的 PTh 为 猩红色, 电导 率为 3. 1 10- 4 S/ cm; 当 用 H Cl ( 1mol/ L ) 、 H ClO4 ( 1m ol/ L ) 、I2 分别 进行掺杂后电导率 分别为 7. 5 10- 4 S/ cm、8. 5 10- 3 S/ cm 、50S/ cm, 掺杂后均为黑色。可 见, 掺杂后 PT h 的电导率显著提高, 其中以 I2 掺杂的效果最 为显著。
聚合和掺杂同时进行、
产物无需分离, 反应可
由于许多因素之间的相互影响, 选择最优合 成条件相当困难
控、方便研究
固相反应法
发生化学反应
反应物浓度影响较小 反应只能在界面进行
在乳化剂 的作用 下并借助 机 可以 控制 聚 合物 的分 要经过破乳、洗涤、干燥等处理后才能得 到
乳液聚合
械搅拌, 使单体在水中分散成 子量和聚合速率, 易操 纯净物, 很难完全除净产物中的乳化剂, 导
乳状液, 由引发剂引发聚合 作、环保、节能、价廉 致产物的电性能、耐水性等下降
聚噻吩类化合物电致发光材料的研究
聚噻吩类化合物电致发光材料的研究聚噻吩（polythiophene）是一种常见的聚合物材料，由噻吩（thiophene）单元重复连接而成，具有优异的电学、光学性质和导电性。
聚噻吩及其衍生物因其良好的电致发光性能，被广泛应用于有机光电器件领域，例如有机发光二极管（OLED）、有机薄膜太阳能电池（OPV）和场效应晶体管（OFET）等。
在聚噻吩的电致发光机理方面，目前主要有两种理论，即离子对机理和双极子机理。
离子对机理认为，当聚合物在外电场作用下形成极化电荷对时，发光能量由外电场提供，因此发光强度与外电场强度呈线性关系；而双极子机理则认为，发光源是由激子（exciton）的双极子跃迁所形成的，发光强度与外电场强度的平方呈线性关系。
在聚噻吩类化合物电致发光材料的研究方面，近年来主要涉及以下几个方面：1. 结构设计：通过对聚噻吩的结构进行改变，如引入不同的官能团或共轭扩展基团，可以调控聚合物的能带结构、发光颜色和发光强度等性质，以满足不同应用领域的需求。
2. 光谱性质研究：利用吸收光谱、荧光光谱等手段研究聚噻吩材料的光学性质，了解聚合物的能带结构、激子特性和激子跃迁机制等，为进一步优化材料性能提供基础数据。
3. 电学性质研究：通过测量聚噻吩材料的电导率、载流子迁移率等电学性质，了解材料的导电机制和载流子输运特性，为有机电子器件的应用提供理论依据。
4. 材料制备技术研究：发展高效、简单、环保的聚噻吩类化合物制备方法，例如电化学聚合法、化学氧化聚合法、Grignard反应法等，提高材料的产率和质量。
总体来说，聚噻吩类化合物电致发光材料的研究方向比较广泛，除了上述几个方面，还有一些其他的研究方向，例如：5. 量子化学计算：通过量子化学计算方法研究聚噻吩类化合物的电子结构和激子特性等，揭示材料的发光机理和优化材料性能。
6. 稳定性研究：由于聚噻吩类化合物易受光、氧、水等环境因素影响而降解，因此研究如何提高材料的稳定性是一个重要的研究方向。
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。
材料科学中导电聚合物技术进展及应用展望
材料科学中导电聚合物技术进展及应用展望导电聚合物是一种具有导电性能的聚合物材料，其突出的特点是既继承了传统聚合物材料的优良性能，又具备了电导性。
近年来，随着科学技术的不断发展和应用需求的增加，导电聚合物技术在材料科学领域中取得了长足的进展，并得到了广泛的应用。
本文将介绍导电聚合物技术的进展及其在不同领域的应用展望。
导电聚合物的技术进展主要体现在以下几个方面。
首先，导电聚合物的合成方法得到了不断改进和优化。
传统的导电聚合物主要通过化学合成法制备，如聚合物自由基聚合、化学还原、电化学聚合等。
近年来，随着纳米材料和纳米技术的发展，导电聚合物的制备方法也越来越多样化。
例如，通过纳米粒子或二维材料的掺杂可以显著提高聚合物的导电性能。
此外，还可以通过界面聚合和界面自组装等方法来调控导电聚合物的性能。
其次，导电聚合物的性能不断提升。
传统的导电聚合物如聚苯胺、聚噻吩等具有较低的导电性能。
为了提高导电聚合物的导电性能，研究者们通过控制聚合反应条件、优化聚合物结构以及引入新的功能单体等手段，成功地开发了一系列新型的高导电聚合物。
这些新型材料具有优异的导电性能、机械性能和化学稳定性，有望在电子器件、能源储存和传感器等领域得到广泛应用。
再次，导电聚合物的应用领域不断拓展。
导电聚合物具有导电性能和聚合物的特点，可以在无极性溶液中保持导电性。
这使得导电聚合物在柔性电子器件中得到了广泛的应用。
例如，柔性导电薄膜可以用于制备触摸屏、柔性显示屏等电子设备。
此外，导电聚合物还可用于电解液、超级电容器和锂离子电池等能源储存领域。
除此之外，导电聚合物还可以作为传感器和智能材料的基础。
在未来，随着科学技术的不断进步，导电聚合物技术在材料科学领域将有更广阔的应用前景。
首先，导电聚合物的性能将进一步提升。
研究者将继续改进合成方法、优化聚合物结构以及探索新的功能单体，以提高导电聚合物的导电性能和稳定性。
其次，导电聚合物将进一步拓展应用领域。
例如，导电聚合物和3D打印技术的结合将实现个性化柔性电子器件的快速制备。
聚噻吩及其衍生物基复合材料研究进展_黄春
聚 噻 吩 及 其 衍 生 物 基 复 合 材 料 研 究 进 展／黄 春 等
· ８７ ·
１．２ 电 化 学 法 电化学聚合是利用两电极间 的电 势 差 为 驱 动 力，在 电 极
（阴极或阳极）上 聚 合 或 沉 积 成 膜。 通 常 导 电 高 分 子 聚 合 物 的电化学复合在 阳 极 进 行，电 解 液 一 般 包 含 溶 剂、支 持 电 解 质和有机单体。聚噻吩及其衍生物电化学复合的电解液一 般为三氟化硼－乙醚电 解 液。常 用 的 电 解 法 包 括 恒 电 位 电 解 法、电位扫描法、恒电流电解法、交流电解法 和 矩 形 波 电 解 法 等 。 ［１０］ 该法主要用于在 阴 极 或 阳 极 表 面 制 备 各 种 功 能 的 聚 合物膜。Ｆｕ Ｃ 等 采 ［１１］ 用 电 化 学 法 制 备 了 ＰＴｈ／ＭＷＮＴｓ复 合材料，制成的电容器经１０００次充 放 电 后，电 容 量 仍 可 保 持 在初 始 容 量 的 ９０％。Ｌｕｏ Ｊ 等［１２］ 采 用 电 化 学 法 制 备 了 ＭＷＣＮＴｓ／ＰＴｈ复合 材 料，将 其 作 为 染 料 敏 化 太 阳 能 电 池 （ＤＳＳＣｓ）电极材料，转化效率可达 ４．７２％，接近 ＤＳＳＣｓ中 Ｐｔ 电 极 的 ５．６８％ 。
剂，采用乳液聚合法制备 了 ＰＥＤＯＴ－γ－Ｆｅ２Ｏ３ 纳 米 复 合 材 料。 常温下该复合材料具有超顺 磁 性，电 导 率 为 ０．４Ｓ／ｃｍ，随 γ－ Ｆｅ２Ｏ３ 含量的增加，导电性呈增大趋势，复合材料的热稳 定 性 较纯 ＰＥＤＯＴ 好。
聚噻吩及其衍生物在导电领域中的应用
1.1 在太阳能电池中的应用 太 阳 能 光 伏 能 源 是 一 种 清 洁、稳 定 的 可 再 生 能
源［9］，具 有 很 大 的 利 用 价 值。太 阳 能 电 池 就 是 一 种 将太阳能转换为电能的装置，而导电聚合物可作为 太阳能电池的光电转换材料，将太阳能转换为电能。 Cheng 等［10］以亲水性腺嘌呤改性的聚噻吩（PAT）为 核、疏水性苯基 -C61- 丁酸甲酯（PCBM）为壳，在三 氯乙烯（TCE）溶液中制得了 PAT/PCBM 核 - 壳异质 结构纳米粒子。研究发现，将 PCBM 作为电子元器件 的光导层，其平均开路电位（Voc）和短路电流（Isc）分 别为 -0.32 V 和 80 pA。而引入 PAT 后，电子元器件 的 Voc 为 -0.67 V，Isc 高达 621 pA。因此，将 PAT 包埋 于富勒烯衍生物中应用于有机太阳能电池，可促进 有效电荷的产生和转移，显著提高电池的导电性能。 Lim I 等［11］通过光电化学方法在染料敏化 TiO2 纳米 晶上合成了碘掺杂聚噻吩薄膜，将其用于染料敏化 太阳能电池。用 X 射线光电子能谱，电化学阻抗和光 电子衰减等手段研究掺杂度对电池性能的影响。结 果表明，掺杂碘的聚噻吩薄膜能与 TiO2 颗粒紧密结 合，并能够聚集从 TiO2 晶界扩散的电子，加速 TiO2 膜中单向电子的转移，从而有效抑制电荷载流子的 复 合。与 不 含 聚 噻 吩 的 电 池 相 比，掺 杂 聚 噻 吩 的 电
[ 收稿日期 ] 2017-05-14 [ 作者简介 ] 薛亚楠（1994—），华东理工大学化学与分子工程学院研二学生，主要研究方向为无机功能材料的制备工艺设计及应用。
专论综述
Monograph Review
导电聚噻吩作为超级电容器电极材料的研究进展_袁美蓉
CN
CN
S
S
S
S
CH3
1
2
CH3
CN
CN
S
CN
O
O
S
S
S
3
4
5
图 ２ 低 聚 物 的 结 构 式 ［１３］ Ｆｉｇ．２ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｏｌｉｇｏｍｅｒｓ［１３］
S
"
S+.
DMT
-e-
Ionicliquid
图３ ＴＰＴ 的结构式［１９］ Ｆｉｇ．３ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｓｔｒｃｕｔｕｒｅ ｏｆ ＴＰＴ［１９］
Electrochemical Polymerization
PDMT Sn
#
-e-
x
Ionicliquid
S+. +y S+.
Electrochemical Copolymerization
S Sn
Poly(DMT-co-3MT)
S 3MT
!
-eIonicliquid
S+. Electrochemical Polymerization
为主，而聚噻吩既可以 ｐ型 掺 杂 又 可 以 ｎ型 掺 杂 。 ［１］ 本 文 主 要对聚噻吩超级电容器电极材料的研究成果做简要概述。
１ 噻 吩 均 聚 物 类 电 极 材 料
噻吩类聚 合 物 作 为 发 光 材 料 的 研 究 早 已 被 人 们 报 道。 １９９６年 Ｐａｓｑｕｉｅｒ等 在 ［１０］ 电化学电容进 展 国 际 会 议 上 报 道 了 一种Ⅱ型超级电容器，它的 ２个电极分别由聚 ３－氟苯噻吩和 聚噻 吩 构 成。 另 外，Ｍａｓｔｒａｇｏｓｔｉｎｏ 等 也 ［１１］ 在 会 议 上 报 道 了 另一种 既 可 以 ｐ 型 掺 杂 又 可 以 ｎ 型 掺 杂 的 聚 ３，４－双 噻 吩 基 噻吩，并与传统的 活 性 炭 材 料 进 行 性 能 对 比。 随 后，人 们 开 始关注聚噻吩类超级电容器电极材料的研究。
导电聚合物的研究_3
导电聚合物的研究论文导读：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。
聚吡咯具有质量轻，电导率高，易于制备与掺杂，空气稳定性好，合成方便，电化学可逆性强等优点，但价格及工艺流程比较昂贵，因此还没有大规模推广。
聚苯胺以其良好的热稳定性,化学稳定性,电化学可逆性,优良的电磁微波吸收性能,潜在的溶液和熔融加工性能,原料易得,合成方法简便,还有独特的掺杂现象等特性,成为现在研究进展最快的导电高分子材料之一;聚噻吩作为高分子材料的一种,具有极其小的尺寸、丰富潜在的功能,导电能力，可以在酸性体系中聚合，生成粉末状不溶物或者液态的聚合物但是由于导电高分子聚吡咯聚噻吩聚苯胺链的强刚性和链间的强的相互作用使得它们的溶解性极差,相应的可加工性也差,限制了它们在技术上的广泛应用。
聚苯胺可看作是苯二胺与醌二亚胺的共聚物,y值用于表征聚苯胺的氧化还原程度,(1-y)值代表了聚苯胺的氧化状态。
关键词：导电聚合物，聚噻吩，聚苯胺，聚吡咯，对比1、引言1977白川英树等人发现了碘掺杂的聚乙炔具有很高的导电性，比一般的有机高分子材料高约13个数量级。
这一惊人发现，彻底改变了人们以往的观念-—有机高分子是绝缘体。
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。
论文大全。
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，这为导电高分子进入市场提供了强劲的力量。
2.三种导电高分子的对比本文导电高分子材料研究主要是聚噻吩，聚苯胺，聚吡咯这三种聚合物，其中只有聚苯胺初步形成了工业化规模，由此可见他们之间存在一定程度的差异，接下来将从以下四个方面对三种物质的性质进行对比:2.1优缺点比较：聚吡咯具有质量轻，电导率高，易于制备与掺杂，空气稳定性好，合成方便，电化学可逆性强等优点，但价格及工艺流程比较昂贵，因此还没有大规模推广；聚苯胺以其良好的热稳定性,化学稳定性,电化学可逆性,优良的电磁微波吸收性能,潜在的溶液和熔融加工性能,原料易得,合成方法简便,还有独特的掺杂现象等特性,成为现在研究进展最快的导电高分子材料之一;聚噻吩作为高分子材料的一种,具有极其小的尺寸、丰富潜在的功能, 导电能力，可以在酸性体系中聚合，生成粉末状不溶物或者液态的聚合物但是由于导电高分子聚吡咯聚噻吩聚苯胺链的强刚性和链间的强的相互作用使得它们的溶解性极差,相应的可加工性也差,限制了它们在技术上的广泛应用。
导电聚合物的研究进展
导电聚合物的研究进展宫兆合 梁国正 卢婷利 鹿海军(西北工业大学 西安 710072)摘要: 本文较为系统地阐述了导电聚合物的导电机理、研究方法、制备方法及应用前景。
关键词: 聚合物 导电性 复合材料1 前 言高分子一直被视为绝缘材料,直到20世纪70年代才发现高分子具有导电功能。
从此聚合物导电性能的研究成了热门领域,并取得了较大的进展。
瑞典皇家科学院宣布了2000年诺贝尔化学奖的得主—日本筑波大学白川英树(Shirakawa H.)、美国宾夕法尼亚大学艾伦・马克迪尔米德(Macdiarmid A.G.)和美国加利福尼亚大学的艾伦・黑格尔(HeegerA.J.),以表彰他们在导电聚合物这一新兴领域所做的开创性工作。
可见导电聚合物研究的重要性。
导电聚合物材料可以分为结构型和复合型两大类。
结构型导电聚合物是指聚合物本身具有导电性或经掺杂处理后才具有导电功能的聚合物材料。
复合型导电聚合物,即导电聚合物复合材料,是指以通用聚合物为基体,通过加入各种导电性物质,采用物理化学方法复合后而得到的既具有一定导电功能又具有良好力学性能的多相复合材料。
结构型导电聚合物根据其导电机理的不同又可分为:载流子为自由电子的电子导电聚合物;载流子为能在聚合物分子间迁移的正负离子的离子导电聚合物;以氧化还原反应为电子转移机理的氧化还原型导电聚合物。
在导电聚合物众多物理和化学性能中,电化学性质(如化学活性、氧化还原可逆性、离子掺杂/脱掺杂机制)以及稳定性是决定其许多应用成功与否的关键,因此倍受人们的关注,也是研究的热点课题之一。
目前,研究导电聚合物的结构和性能的方法主要有以下几种:循环伏安法、暂态电流法、电导测量法、电化学阻抗普法、电化学石英晶体微天平法、光谱法、型貌法。
2 导电聚合物的导电机理结构型导电聚合物与复合型导电聚合物的导电机理是不同的,下面就各种聚合物导电机理进行说明。
2.1 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。
噻吩类光电材料的研究进展
Research progress on photoelectric materials of thiophene
Liu Wei Chen Ruikui Liu Jianhui Yang Xichuan Sun Licheng (State Key Laborato ry of Fine Chemical , Dalian University of T echnology , Dalian 116012)
1 噻吩类化合物用于电致发光材料方面
1.1 聚合物类 聚噻吩(PT H)作为高分子发光材料的突出特点
是能够发红光 , 而其缺点是荧光量子效率较低 , 导致 其器件的电致发光效率和亮度都比较低 。
聚噻吩发光特性研究主要集中在聚(3-烷基噻 吩)类多聚物方面 。O hmo ri 等[ 3] 首先用 1(见图 1) 做发光层制成了发桔红色光的电致发光器件 , 并研 究了烷基链长度对电致发光特性的影响 。 发现随着 烷基链的增长 , 发光强度增大 , 但亮度较低 。
Key words thiophene , electroluminescence ma terial , photosensitizer
五元杂环化合物如噻吩 、呋喃及吡咯在环上都 有六个 π电子 , 符合休克尔规则 , 具有芳香性 。 噻吩 的电子云密度要比其他两个高 , 因此噻吩具有独特 的光学性质和电子传输能力[ 1, 2] 。 随着光电材料研 究的迅猛发展 , 噻吩类化合物以其良好的光电性质 , 越来越多地应用于光电材料领域 。本文将重点介绍 噻吩类化合物在电致发光材料以及光敏材料两个方 面的应用 。
N oda 等[ 12] 曾指出 , 在聚合型或分子型 发光材
聚硒吩类导电高分子的合成、性能及应用
聚硒吩类导电高分子的合成、性能及应用作为聚噻吩类似物，聚硒吩类材料具有带宽低、迁移率高、氧化还原电位低等优于聚噻吩类材料的特性，在电致变色、场效应晶体管、光伏电池等多个应用领域展现出良好的应用前景，近年来又重新引起了科学家们的关注，并在部分领域实现了性能上的重大突破。
本文围绕硒吩类化合物的合成、聚硒吩类材料的制备、性能及其应用等方面系统总结了聚硒吩类导电高分子近十年来的研究进展，并简要探讨了当前的研究困难及下一步的发展方向。
标签：导电高分子; 聚硒吩; 聚合; 电致变色; 太阳能电池; 晶体管一、前言由于其独特的化学结构及优异的光电性质，导电高分子近年来成为材料科学的研究热点之一，在电磁屏蔽、有机电子器件、充电电池、电致变色、传感器、热电转换等众多领域展现出良好的应用前景，并在抗静电、防腐蚀等部分领域成功实现了商业化[1]。
然而，自导电高分子发现以来，研究者绝大多数集中在少数几类导电高分子主链结构上，如聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚芴、聚咔唑等以及其各种衍生物[1，2]。
因此，开发具有优异性能的导电高分子新结构是摆在研究人员面前的核心问题之一。
聚噻吩及其衍生物是目前研究最多的导电高分子材料，近期每年都有成千上万篇文献报道，但是对与聚噻吩结构非常相近的类似物——聚硒吩及其衍生物却研究甚少[2，3]。
早期研究表明聚硒吩类材料与聚噻吩相比具有相对较低的电导率（10-4～10-1 S cm-1）和较差的电化学行为，因此很多研究者认为聚硒吩的相关研究已经过时了。
直到2005年，随着高质量导电聚硒吩的研究被报道，该领域的关注度才慢慢提高[4，5]，尤其是2008年以来相关成果相继发表在J Am Chem Soc、Adv Mater、Angew Chem Int Ed等国际著名期刊上[6-8]，使聚硒吩及其衍生物的整体影响力迅速提升。
近十年来，科学家们相继合成出了数十种聚硒吩新材料，实现了其性能上的重大突破，并初步探索了聚硒吩类导电高分子在电致变色、太阳能电池、场效应晶体管、电催化氧化、发光二极管等领域的应用前景[2，3]。
聚噻吩导电聚合物
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聚噻吩衍生物的电化学合成及其应用研究的开题报告
聚噻吩衍生物的电化学合成及其应用研究的开题报告一、题目聚噻吩衍生物的电化学合成及其应用研究二、背景聚噻吩是一种电活性的半导体材料，在太阳能电池、传感器、荧光材料等领域具有广泛的应用价值。
而对聚噻吩进行电化学合成是一种简单、绿色、无需有机溶剂的合成方法，且可调控聚合程度和分子结构，因此备受关注。
三、研究内容1.研究电化学合成聚噻吩衍生物的反应机理和影响因素，探究不同条件下合成聚噻吩衍生物的结构和性能差异。
2.深入研究聚噻吩衍生物在太阳能电池、传感器、荧光材料等领域的应用，探索其在这些领域中的优势和不足。
3.研究改善聚噻吩衍生物在应用中的性能的方法，如探究添加其他材料对其性能的影响、研究分子修饰对其电子结构和光学性质的影响等。
四、研究意义1.通过了解聚噻吩衍生物的电化学合成和应用，可以发展更加绿色和可持续的合成方法，为环境保护做出贡献。
2.研究聚噻吩衍生物在各个应用领域中的潜在作用，可以为其产业化提供指导和路径。
3.研究改善聚噻吩衍生物性能的方法，可以为其应用提供更多选择，拓展其应用领域。
四、研究方法1.使用电化学合成聚噻吩衍生物，通过调整反应条件（如电势、电解液种类、电极材料等）研究对产物性能的影响。
2.采用多种表征手段，如紫外-可见光谱、荧光光谱、循环伏安，研究产物的光学和电学性能。
3.通过聚噻吩衍生物在太阳能电池、传感器、荧光材料等领域的应用研究，探究其作用和影响。
五、预期成果1.得出电化学合成聚噻吩衍生物的最佳反应条件2.通过对产物在多个应用领域的研究，探索聚噻吩衍生物在这些领域中的适用性、优势和不足。
3.在聚噻吩衍生物中添加其他材料，研究其对产物性能的影响，并在一个领域中进行应用。
4.发表相关学术论文和会议论文，并申请相关专利。
六、预算和时间安排1.预计耗时：2年2.预计预算：实验室设备费：5万元化学试剂及耗材：8万元出版和论文费用：3万元差旅费：2万元3.时间安排：第一年：研究反应机理和影响因素，理论分析聚噻吩衍生物在太阳能电池、传感器、荧光材料等领域的应用。
聚(3,4—乙撑二氧硒吩)及其乙撑取代类似物的研究进展
聚（3，4—乙撑二氧硒吩）及其乙撑取代类似物的研究进展本文综述了聚（3，4-乙撑二氧硒吩）（PEDOS）及其乙撑取代类似物的结构及单体合成，系统介绍了其发现及研究进展，重点介绍了该类聚合物的制备方法和性能以及在电致变色、电极材料等方面的应用，并对其在未来的发展进行了展望。
标签：导电聚合物；PEDOS；类似物；电致变色；电极材料Abstract：This paper reviews the structures of poly（3，4-ethylenedioxyselenophene）and its derivatives and the synthesis of monomers，systematic presentation of its discovery and research progress，focusing on performances，the preparation and applications of electrochromism，electrode material，and the future development of these polymers.Key words：conducting polymers；PEDOS；derivatives；electrochromism；electrode materials一、前言导电聚合物（conducting polymers）是指将一种具有长链共轭π结构，经过电化学或化学掺杂后能导电的聚合物材料材料[1]。
导电聚合物的电导率范围非常宽，涵盖了从绝缘体、半导体及金属导体的区域[2]。
它的室温电导率在10-10～105 S/cm之间变化，这是至今其他材料都无法超越的特性[3]。
导电聚合物的导电机理是利用单双键交替共轭结构以及掺杂来实现导电，而掺杂会增加聚合物体系中的载流子数量，将极大的提高聚合物的导电性能[4]。
从1977年之后的几十年研究中，人们陆续对导电聚合物中的典型结构如聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯以及聚噻吩等进行了研究，三位科学家也因其突出的研究成果而获得2000年的诺贝尔化学奖（图1-1）[5]。
聚噻吩 导电原理
聚噻吩导电原理
聚噻吩是一种具有导电性质的高分子材料，它的导电原理源于其分子结构中的共轭体系。
聚噻吩分子中含有若干个噻吩环，这些噻吩环之间通过共轭作用形成了一个连续的π电子运动链。
这种连续的π电子运动链使得电子可以在分子内自由地运动，从而导致聚噻吩具有较好的导电性能。
在聚噻吩分子中，π电子可以在噻吩环之间自由跃迁，形成了大量的导电电子。
同时，聚噻吩分子中也存在一些空穴，这些空穴可以接受来自外界的电子，进而形成电子对。
这些电子对也可以在分子内自由地运动，促进了电荷输运，从而使得聚噻吩具有一定的导电性质。
总的来说，聚噻吩的导电原理是由分子内的共轭π电子运动链以及电子对共同作用所致。
这种导电机制使得聚噻吩成为一种理想的导电高分子材料，被广泛应用于电子器件、传感器、能源存储等领域。
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聚噻吩类导电聚合物的研究进展姓名：丁泽班级：材化12-3学号：1209020302摘要π-共轭聚合物被认为是很有发展前景的材料，因为它拥有独特的光电特性，可以被广泛的应用于太阳能电池（PSCs），电致变色器件，传感器，聚合物发光二极管（PLEDs）等各种领域。
这些电活性与光活性聚合物通常是基于噻吩，吡咯，苯，芴或咔唑等芳环、芳杂环等单元的聚合物。
在大量的电致变色材料中，噻吩类聚合物由于它们的高电子导电性和好的氧化还原特性，以及在可见与红外区域，快的响应时间，显著地稳定性和高的对比率而成为一类重要的电致变色共轭聚合物。
更重要的是，通过聚合物链结构改动，噻吩类聚合物拥有容易的禁带可调性，可展示不同的电致变色特性。
关键词：π-共轭聚合物；电化学聚合；共聚；导电聚合物；一、导电聚合物简介1.1导电聚合物的分类导电高分子材料包括结构型导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类型。
复合型导电高分子材料是将各种导电性物质以不同的方式和加工工艺（如分散聚合、层积复合、形成表面电膜等）填充到聚合物基体中而构成的。
该类材料通常是填充高效导电粒子或导电纤维，较普及的是炭黑填充型和金属填充型。
复合型导电高分子材料在技术上比结构型导电高分子材料具有更加成熟的优势。
结构型（又称作本征型）导电聚合物是指聚合物本身具有导电性或经掺杂处理后具有导电性的聚合物材料。
这种高分子材料本身具有“固有”的导电性，由其结构提供载流子，一经掺杂，电导率可大幅度提高，甚至可达到金属的导电水平。
如聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚苯硫醚、聚对苯撑等均属于结构型导电高分子材料（如图1-1）[1]。
结构型导电聚合物是目前导电聚合物研究领域的重点。
图1-1 常见共轭聚合物结构型导电聚合物根据其结构特征和导电机理的不同又可进一步分为：1) 载流子为自由电子的电子导电聚合物；2) 载流子为能在聚合物分子间迁移的正负离子的离子导电聚合物；3) 以氧化还原反应为电子转移机理的氧化还原型导电聚合物。
二、π-共轭导电聚合物的结构特征和导电机理所谓π-共轭导电高分子是指具有长链共轭π键结构的聚合物经过化学或电化学掺杂后形成的导电材料。
从结构上来说是主链上双键和单键交替的一类聚合物，这类聚合物的链上含有sp2杂化碳原子，有明显的离域π-电子重叠，给自由电子提供了离域跃迁的条件[2]。
导电高分子除了具有高分子长链结构外，还含有由“掺杂”而引起的对阴离子（p-型掺杂）或对阳离子（n-型掺杂），所以，通常导电高分子是由高分子链与非键合的阴离子或阳离子共同组成的。
导电聚合物属于分子导电物质，因此导电聚合物的导电机理不同于金属和无机半导体。
共轭聚合物与饱和聚合物相比，共轭聚合物能隙很小，电子亲和力较大，它们易与适当的电子受体或者电子给予体发生电荷转移，从而形成电荷转移络合物。
现在一般认为导电聚合物的载流子是孤子(soliton)、极化子(polaron)和双极化子(bipolaron)，而不是通常金属中的自由电子、无机半导体中的电子和空穴。
2.1导电聚合物的性质与应用(1) 覆盖很宽的电学性能由不同分子结构、不同制备方法得到的导电高分子的室温电导率可以在导体—半导体—绝缘体范围内（10-9~105S／cm）变化。
这种宽范围的电导率变化，可以分别满足不同使用场合的不同需要。
例如具有较高电导率的导电高分子可以应用在电磁屏蔽、防静电、分子导线等技术场合。
具有半导体性能的导电高分子可用来制备有机二极管等。
(2) 可逆性的掺杂和脱掺杂过程可逆性的掺杂和脱掺杂过程，这是导电高分子独特的性能之一。
这一特性使得导电高分子在控制药物释放和可充放电池中的电极材料方面具有重要的作用。
在掺杂／脱掺杂的过程中伴随着可逆的颜色变化，因此可以实现电致变色或光致变色。
这不仅可用于光开关、信息存贮、显示器件，而且可用于军事目标的隐身伪装技术及节能玻璃窗的涂层等[1]。
在导电高分子的氧化／还原过程中，同时还伴随着掺杂离子的迁入／迁出的变化，这种掺杂离子的进出往往会导致高分子体积的变化。
在该过程中所产生的这种体积变化，可以用来制造人工肌肉，微执行器和交换膜等。
因此，导电聚合物特殊的结构和优异的物理化学性能使它在能源、信息、光电子器件、化学和生物传感器、电磁屏蔽、分子导线和分子器件、电致变色、光致变色、隐身防伪技术、金属防腐及气体分离膜等领域具有广泛的应用前景。
2.2 聚噻吩及其衍生物的合成聚噻吩及其衍生物的合成大致经历了如下几个阶段：无取代聚噻吩的合成，直链烷基取代聚噻吩的合成(局部有序取代聚噻吩的合成和局部无序取代聚噻吩的合成)，带有支链烷基取代聚噻吩的合成，杂原子取代聚噻吩的合成，离子型取代聚噻吩的合成等[3]。
高分子聚合物的合成方法可分为化学法和电化学法两大类[4]。
两种方法的优缺点对聚噻吩及其衍生物的合成同样适用。
其中最常用的方法是化学合成法中FeCl3氧化法，对绝大多数聚噻吩及其衍生物的合成都有很强的适用性，在这里面Fe3+既是氧化剂又是掺杂剂，这样就能利于合成聚合物。
使用FeCl3氧化法合成聚噻吩，优点是能适用于大规模生产，但是存在着过程相对复杂，不易制成薄膜，膜的厚度相对较大而且较难控制等缺点。
电化学合成过程相对简单，但是其中的一个难题是对电解液的选择，电解液一般有三种成分：电解质、溶剂和有机单体。
常用的电解质有铵盐、钾盐、钠盐和锂盐，溶剂有很多种，水或者普通溶剂都可以作为溶剂，电化学聚合中面临的最难的一个难题是不同的噻吩单体要选择正确合适的电解质。
但是使用电化学聚合优点是可以通过控制电压及电极材料来控制合成聚噻吩及其衍生物所要到达的膜厚等条件，这种优点是化学聚合方法所不能具备的。
目前应用在生物医学领域的大部分聚噻吩及其衍生物都是由电化学法合成的。
化学法是使用金属氧化剂或者通过金属进行偶联反应得到共轭聚合物，该方法的优点是可以一次生产大量的产品，可以根据需要控制聚噻吩的组成和结构。
而电化学法则操作比较简单，可以通过电量的大小来控制在电极上形成的薄膜的厚度，随着对聚合物的深入的的研究，实际的应用中两种方法是相辅相成的，而且都得到了很大的发展。
1. 化学法合成在20 世纪80 年代，人们首次发现聚噻吩，Hofmann等人使用Ullman 反应合成的聚噻吩产率很低，而且分离提纯很困难。
后来聚噻吩合成化学的发展是随着金属有机化学的发展而发展的，例如发现的越来越多的有效过渡金属催化剂。
Yamamto等人在1980 年首次利用金属化合物制作成2，5-二溴噻吩的格式试剂，并且在Ni(bipy)C l2催化下合成了无取代基的聚噻吩[5]。
这种方法对反应的要求是严格的，例如一旦出现单取代的分子，聚合过程就会停止，另外对单体的纯度要求较高。
后来合成烷基在侧链进行取代的聚噻吩广泛的使用这种方法，例如McCullough等应用格氏反应，而且其格氏试剂简单易于制备，合成出如下的聚噻吩衍生物。
除了使用Ni(bipy)Cl2作为催化剂外，人们还发现了很多效果很好的金属催化剂（如金属锌试剂）可以用于聚噻吩衍生物的合成，下面的例子首先聚合出侧链为甲酸甲酯的聚噻吩，将其水解后可以获得水溶性的聚噻吩，该方法所要求的反应底物的纯度是很高的，此反应中应用的锌试剂的选择性是非常好的。
此外，Stille等人发现了在钯的催化下将有机锡试剂和亲电试剂发生偶合反应生成C-C键的方法[6]，该方法的反应所需要的条件是比较温和的，而且副反应少，这种方法是多用于来合成规整度高的聚噻吩及其衍生物。
以下的反应就是应用了此反应后成功的制备了共聚物。
化学氧化法是指利用如三氯化铁、高氯酸铜、三氯化铝、硫酸铵等作为氧化剂来氧化聚合制备聚合物的方法。
该方法操作简单，反应步骤也很简单，另外最终得到的聚合物分子量普遍都较大，Sugimoto 等人第一次应用三氯化铁氧化法合成了侧链3位烷基取代的聚噻吩。
目前它是合成侧链烷基取代的聚噻吩衍生物的主要的方法。
化学氧化法存在着在最终合成的聚合物中会含有金属氧化剂所残留的金属离子的缺点，这将会对聚合物的发光性能造成很大的影响，之后研究者对该方法进行了不断研究和改进，Laakso等人深入的研究了聚合反应条件，所得到的聚合物中仅含有0.008%的含量的铁元素。
完全去除聚合物中的金属离子是不可能的，但是尽可能的去降低聚合物中的金属离子的含量，使其几乎不影响发光性能。
2. 电化学聚合法单体分子在电场作用下, 在电极表面聚合生成导电聚合物膜，这使得一般情况下不溶或不熔的导电聚合物在加工方面更加方便，因而与化学法相比电化学聚合法有其独特的优势。
电化学聚合法不仅可以使聚合与掺杂同时进行，而且能对需要的不同厚度的薄膜非常容易的获得。
许多芳杂环的聚合物（如吡咯、噻吩、呋喃、吲哚、苯、芴等）都可以使用电化学法聚合，与化学聚合法相比，使用该方法获得所需膜的厚度可以通过电量来调节，另外聚合和掺杂可以同时进行还有不需要催化剂来促进聚合等优势[7]。
在1982年的时候学者们开始了对使用电化学法制备聚噻吩及其衍生物的方法进行了研究，随着时间的推移，学者们对电化学聚合法的反应所需要的条件做了许许多多的研究，而且获得了丰硕的成果。
电化学聚合法通常分成阴极还原法聚合法与阳极氧化聚合法。
目前来说应用阴极还原聚合法的反应还是较少的，例如对单体2,5-二溴噻吩使用电化学还原法，使用溶剂是乙腈，溴化(2-溴-5-噻吩基)三苯基镍作为催化剂，能够在阴极制备所需薄膜厚度的聚噻吩。
阳极氧化法是电化学聚合法主要使用的方法，例如用三氟化硼乙醚作电解质溶液制备优良性能的聚噻吩膜。
由于此电解质能够和单体中的π 键发生相互作用，使得单体得到了活化，进一步的降低了氧化聚合所需的电位，从而防止过氧化过程的发生，鉴于上面所述的特点，三氟化硼乙醚作为电解质已经在其它的杂环化合物的聚合过程得到应用，并且现在成为普遍使用的电解质溶液。
电化学法聚合过程中要选择合适的反应条件是比较困难的。
如溶剂的选择，温度的选择，电压的大小，反应槽的大小，电极材料选择等都能影响所要合成聚合物的性质和结构。
常使用的电极材料有Ag、Pt、Ni、ITO 玻璃、不锈钢等，但是在制备聚噻吩及其衍生物时常使用Pt 电极，这是由于该电极具有较好的稳定。
不同电极的使用范围是不同的，如在ITO玻璃电极上可以制备出导电率达到55S/cm的自支撑聚(3-氟噻吩)薄膜。
使用此电极制备的自支撑膜是柔软、平整的，但存在着规整度会变差的缺点。
电解液的溶剂对形成的聚合物薄膜影响也是很大的，通常情况下使用的溶剂是那些对质子有惰性的，如苯基腈、乙腈等。
在电化学聚合过程中常使用六氟化磷四丁基铵、四氟化硼四丁基铵等季铵盐和高氯酸盐等作为支持电解质[4]。
单体的浓度也会影响到电化学聚合，单体浓度低时聚合的进程较慢，而且电导率较低。