有关导电聚合物综述论文
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。
探讨有机导电高分子材料的导电机制

探讨有机导电高分子材料的导电机制摘要:导电高分子的研究起源于二十世纪七十年代,其应用前景十分广阔,因此受到了十分广泛的关注与重视,甚至逐渐成为了国际上十分活跃的一种研究领域,对其的研究也开始由实验室的研究朝着实践应用方面的发展,并广泛及普遍的将其推广到能源、信息与传感器等方面。
本文首先分析了导电高分子材料的种类与发展趋势,继而重点分析了有机导电高分子材料的实际导电机制,并且在研究的过程中逐步提出其未来的发展方向。
关键词:导点高分子;导点机制;导点材料引言高分子材料的机械性相对明显,并且其同样可以用作结构类材料。
现如今的高分子材料已经逐渐的覆盖了绝缘体、金属与半导体等领域。
所谓有机化合物,主要包含有P电子与R电子两类。
R电子作为成键电子,有着较高的键能,但是其离域性小,同时还被称为定域电子。
P电子的出现,是两个成键原子中P电子重叠所得。
一旦P电子出现了被孤立的情况,十分可能会导致出现有线离域性,电子可以围绕着原子核的四周转。
伴随着P共轭体系数量的逐步增加,离域性同样逐步提升。
一、导电高分子材料的种类(一)复合型导复合导电高分子材料发挥作用的主要是充负荷材料,其获得的方式主要包含表面混合或者是层压普通聚合物材料与各种导电材料。
负荷型导电高分子材料有着比较的种类,具体来说主要包含有涂料、塑料与橡胶等。
其具体的性质与导电填料的实际种类、使用料,实际的颗粒度和状态与其在聚合物材料中的世界处于一种紧密连接的状态。
往往会选择与其在聚合物材料中的世界分散状况连接起来。
普遍情况下可以选择使用粉末金属、炭有金属纤维等,将其用作高分子的导电类的填料用处。
(二)结构型这一材料指的是具备电功能的聚合物类材料,它不仅有着导电功能,同时也掺杂了其他的材料。
这一次材料的导电率并不同,具体可以将其分之为聚合物金属、聚合物超导体、高分子半导体等。
从导电机制的差异角度看来,其可以充分分之为离子导电聚合物与电子聚合类材料。
电子导电聚合物材料其结构特征之时,一般包含平面大共轭体系或者是线性,将光与热的作用充分发挥出来,将π电子激活,继而逐渐将导电的效用利用起来,在半导体的范围中,主要包含有电导率。
聚合物固体电解质综述

电解质盐的改性
由于锂离子半径很小,如果阴离子半径很大,所形成的盐离解能小而且容易发 生电离。通常采用的锂盐有 LiBF4、LiPF6、LiCF3SO3及 LiN(CF3SO2)2等
电解质与聚合物的组合
利用聚合物的弯曲链把阴离子包围住,从而抑制阴离子的移动。结果表明,锂 离子的迁移数大大增加了,但是总的离子导电性大大下降。
研究较多、性能较好
直接涂布法
1
凝胶
将聚合物溶解在锂盐浓度较低的液体电解质中, 将形成的凝胶涂布在制模板上,蒸发多余的溶剂 即得到凝胶聚合物电解质膜
现场聚合法
单体、交联剂、液态电解质和引发剂直接混合均
匀,然后注入电池,真空密封,最后加热或 UV
聚合形成凝胶聚合物电解质
2
3
微孔聚合物隔膜法
限制被为空聚合物隔膜,后将聚合物隔膜寖取电 解质活化,即得到凝胶聚合物电解质。
聚合物固体电解质的概述
电解质综述
全固态聚合物电解质
CONTENTS
凝胶聚合物电解质
电解质综述
锂离子电池
超级电容器
燃料电池
电解质广泛应用于电池、高温氧化物燃料电池、超级电容器、电致变
色器件和离子传导型传感器件等。也用在记忆装置、显示装置、化学传感 器中。其作用为:在正负极之间充当离子传输的媒介。
凝胶聚合物电解质存在的问题
机械强度Байду номын сангаас
A
常用的改善 GPE 的机械性能的方法主要 PE隔膜或无纺布支撑, 从聚合物结构的改性方面有共混或共聚、交联、添加填料等
界面稳定性
B
C
凝胶聚合物电解质与电极之间的界面稳定性是保证聚 合物电解质电池良好的循环寿命的最重要的因素
导电复合材料

导电聚合物复合材料高Z09刘瑞091464导电聚合物复合材料摘要:本文主要讲述了导电聚合物复合材料制备方法和应用领域。
关键词:导电聚合物复合材料高分子1.前言近几年来, 关于导电聚合物的研究一直受到普遍的重视。
这类新的高分子材有可能在彩色显示、电化学、催化、抗静电及微波吸收等众多领域内得到使用。
然而, 由于导电高聚物的综合力学性能较差,严重地妨碍了它的广泛工业应用比幻。
为了改善导电聚合物的性能, 人们开展了导电聚合物复合材料的研究。
例如将导电聚合物和基体聚合物(工程塑料)复合制成复合材料。
这类复合材料的导电特性和纯导电聚合物相似, 但力学性能有明显的改善。
它的制备可采用电化学或化学方法。
到目前为止, 除了使用工程塑料作复合材料支持体外, 各种透膜,无机层状结构材料, 橡胶粒子, 粘土,聚合物固体电介质等均可用来制备导电聚合物复合材料。
通过改变聚合条件以及原材料性能, 可以控制复合材料的形态(孔隙率, 微纤状) 、导电性能、透光率以及电化学特性等。
2.导电复合材料的分类及用途导电聚合物复合材料是一种既具有普通聚合物材料特性,又具有一定导电性能的新型功能材料。
由于导电聚合物具有重量轻、易加工成各种复杂形状、尺寸稳定性好以及电阻率在较大范围内可调等特点,因此在防静电、微波吸收、电磁屏蔽及电化学等领域被广泛采用。
表1列出了导电聚合物复合材料的分类及用途。
表1 导电聚合物复合材料及其用途3.制备方法导电聚合物复合材料的制备方法主要有两种:一种是在基体聚合物中填充各种导电填料;另外一种则是将结构型导电聚合物或亲水性聚合物与基体聚合物进行共混。
3.1填充型导电聚合物复合材料这种材料通常是将不同性能的无机导电填料掺入到基体聚合物中, 经过分散复合或层积复合等成型加工方法而制得。
导电填料的种类很多, 常用的可分为炭系和金属系两大类。
炭系填料包括炭黑、石墨和碳纤维等; 金属系主要有铝、铜、镍、铁等金属粉末、金属片和金属纤维[1]。
导电聚合物复合材料作为超级电容器电极材料

Abstract:Hybrid materials based on conducting polymers (conducting polymers/carbon materials,conducting
polymers/metal oxide materials,conducting polymers/carbon mater ials/metal oxide materials)as electrode materi- als for supereapacitors have been reviewed.It is believed that the hybr id materials of conducting polymer s and
若 既想 利 用导 电聚合 物 的独 有 优点 ,同 时又 要 克服其存在的缺点 ,可以将导电聚合物与其 它电极 材 料进 行 复合 ,将 双 电层 电容 与法 拉第 电容 结合 , 将有 机 材料 与 无机 材 料结 合 ,利 用各 组 分 间 的协 同 效应 来提 高整 体综 合性 能 。
料 研 究 的重 要 发 展 方 向 。
关键词 :超级 电容器 ;导电聚合物 ;金属 氧化物 ;碳材料
中图分类号 :TM91 1
文献标识码 :A
Hybrid m aterials of conducting polym ers as electrode materials for supercapacitors
1 导 电聚 合 物/碳 材 料 二 元 复 合 材 料
1.1 导 电聚合物/活性炭 活性炭是最常见且价格低廉 的碳材料 ,其具有
很高 的比表 面积 ,电化学稳定性好 ,但含有大量的 微 孔 表 面 ,离 子 迁 移 阻力 大 ,导 电聚 合 物 与 活 性 炭 复合可 以改善其性能 ,常用的复合方法主要有原位 化 学聚合 和 电化学 聚 合 。如毛 定文 等 …以过 硫 酸铵
氧化还原型导电聚合物

氧化还原型导电聚合物
氧化还原型导电聚合物是一类具有导电性能的聚合物材料,其特点是在一定的条件下可以发生氧化还原反应,从而具有电化学活性。
这类聚合物在柔性电子设备、电化学储能等领域具有广泛的应用前景。
氧化还原型导电聚合物在化学结构上通常包含可进行氧化还原反应的基团,例如硝基、亚硝基、偶氮基等。
这些基团可以在适当的电化学条件下进行氧化或还原反应,从而改变聚合物的导电性能。
在应用方面,氧化还原型导电聚合物可以用于制造电池、超级电容器等储能器件,以及柔性电子设备中的导电材料。
此外,由于其具有可逆的氧化还原反应,因此也可以用于制造电化学传感器和执行器等器件。
需要注意的是,氧化还原型导电聚合物在应用过程中可能会受到环境因素的影响,例如温度、湿度、氧气等,这些因素可能会影响其性能和稳定性。
因此,在使用过程中需要对其进行有效的保护和管理工作。
锂硫电池硫导电聚合物正极材料的研究进展

锂硫电池硫/导电聚合物正极材料的研究进展/俞栋等141锂硫电池硫/导电聚合物正极材料的研究进展。
俞栋,徐小虎,李宇洁,汪冬冬,周小中(西北师范大学化学化工学院,生态环境相关高分子材料教育部重点实验室,甘肃省高分子材料重点实验室,兰州730070)摘要综述了锂硫电池硫/导电聚合物正极材料的研究进展。
重点探讨了导电聚合物在硫基正极材料改性中的制备方法、结构设计,并对其中存在的问题进行了分析。
最后对硫/导电聚合物正极材料的进一步发展及商业化应用进行了展望。
关键词锂硫电池正极复合材料导电聚合物中图分类号:TM912文献标识码:A DOI:10.11896/j.iss n 1005—023X 2014.23.029Research Progress of Sulfur/ConductiVe PolymeI’s CathodeMaterials fOr Lithi叫n/SulfurBatteriesYU Dong,XU Xiaohu,LI Yuj ie,WANG Dongdong,ZHOU Xiaozhong (Key Laboratory of Eco_Environment-Related Pol珊er Materials of Ministry of Educa ti on,Ke y L ab or at o ry ofP01)咖er Materials of Gansu P rovin ce,Colle ge of Chemistry&Chemical E n gi n e e ri n g,No rt hw es t N or nl al U ni ve rs it y,L an zh ou 730070)A如sh‘act The res ear ch p r o g r e s s of sulfur/conductive polymers cath ode Imterials for hthiurn/sulfur bat te ri es is s ur n m ar i z ed T h e st r u c t u r al d e s i g n s,p r e p a r a t;o n p r o c e s se s,a n d of c o n d u c t i v e p o l y l n e r s in sulfur composites perfor_m a n c e i m pr o v e m e n t a s cathod e nlateriaIs a r e systeHlaticany discussed and problems as sociated with these rmterials a r ealso analyzed Fina l ly,t he f u rt h er de ve lop me nt an d the commercializat ion of sulfur/conductive polymers cath ode ma te—rials a re d isc uss ed.量(ey w o r d s lithium/sulfur batteries,cathode,composites,conductive polym ers减[20’2¨。
导电聚合物PEDOT的制备及导电性能

导电聚合物PEDOT的制备及导电性能崔琛琛;王茗【摘要】文章采用化学氧化聚合法,以过硫酸铵为氧化剂,质子酸为掺杂剂合成了聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)导电聚合物,研究了掺杂剂种类、聚合温度以及试剂比例对聚合速率及电导率的影响。
研究结果表明:盐酸、冰醋酸及樟脑磺酸掺杂后能显著提高聚合物的电导率,其中樟脑磺酸掺杂后的电导率最高;质子酸掺杂和升高聚合温度可以明显加快聚合速率;当单体与氧化剂的摩尔比为1∶1时聚合物的电导率最高。
%10.3969/j.issn.1003-5060.2012.11.024【期刊名称】《合肥工业大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】5页(P1541-1545)【关键词】化学氧化聚合;导电聚合物;聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)【作者】崔琛琛;王茗【作者单位】桂林理工大学材料科学与工程学院,广西桂林 541004;桂林理工大学材料科学与工程学院,广西桂林 541004【正文语种】中文【中图分类】O6331900年聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)首次被合成出来[1],采用的合成方法是将该聚合物的单体(EDOT)直接加入到聚合电解质水溶液中聚合,最后得到分散性良好的聚乙烯二氧噻吩。
由于该共聚物的单体EDOT的3、4位被双氧次乙基取代,阻止了聚合时噻吩环的α-β连接,双氧次乙基的引入还增加了噻吩环上的电子密度,从而降低了单体的氧化电位和聚合物分子的氧化掺杂电位,增强了其在水中的溶解度并使其导电的掺杂状态更稳定。
由于具有高的电导率、优异的环境稳定性以及透明和易加工成膜特性,PEDOT在有机发光材料和有机太阳能电池等领域具有重要的应用前景[2-3],并受到很多学者的关注[4-6]。
目前,合成PEDOT的方法主要有化学氧化聚合[7-10]、电化学聚合[11-15]、化学气相沉积法[16-17]等,其中应用最多的是化学氧化聚合法,该方法设备简单,且易于聚合。
EDOT化学氧化聚合方式如下:单体EDOT被氧化为自由基阳离子(P+·),自由基阳离子脱去2个质子形成二聚体,二聚体再被氧化成二聚体自由基阳离子,该自由基阳离子与单体自由基阳离子偶合形成三聚体,以此类推,最后聚合成PEDOT,从机理上该聚合属于逐步聚合,反应过程为:导电聚合物是由交替的单双键组成的共扼大π键体系,电子在整个主链上离域,单体的分子轨道相互作用,最高占有轨道(HOMO)形成价带,最低空轨道(LUMO)形成导带。
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导电聚合物的研究进展及其理论探究
摘要:近年来,有关聚合物基导电复合材料的研究已受到普遍的重视,由于其具备许多
优良性质,所以它具有实际应用价值和广泛应用前景,本文综述了导电聚合物的发展沿革,
主要分类,制备原理方法,主要的理化性质及其应用,并对其将来的机遇与挑战进行分析。
关键字:导电聚合物、发展、研究、分类、性质、制备、应用、机遇与挑战。
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。1976~
1977年白川英树与黑格、马克迪尔米德教授合作,对他开发的聚合物半导体聚乙炔进行掺
杂研究,使其导电性提高了107倍,这在世界范围内引发了导电聚合物的研究热潮。在其后很
短的时间内,聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等导电高分子聚合物也被相继地开发出来。关于这些
聚合物的各类衍生物的研究又将这个领域的深度和广度大幅延伸。各种导电聚合物的制备方
法也有了很大进展,如聚苯胺可以有化学氧化聚合、电化学聚合、乳液聚合及沉淀聚合等多
种聚合方法。同时,“掺杂”方法不断取得关键性突破,导电聚合物的应用领域也不断得到
扩大。2000年,诺贝尔化学奖颁发给了常年在导电聚合物领域从事研究工作的三个科学家
马克迪尔米德、黑格和白川英树,他们的工作使得共轭聚合物电致发光器件已经接近实用水
平,这使得一度陷入低谷的导电聚合物研究重新走到了科学研究的前沿。
根据导电聚合物的导电原理来对导电聚合物进行分类,可以将导电聚合物材料分为结构
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。
复合型导电聚合物通常是将不同性能的无机导电填料掺入到基体聚合物中,经过分散复
合或层积复合等成型加工方法而制得。目前研究和应用较多的是由炭黑颗粒和金属纤维填充
制成的导电聚合物复合材料。将结构型导电聚合物或亲水性聚合物与基体聚合物共混,可以
得到既有一定导电性或永久抗静电性能,又具有良好力学性能的复合材料。对于电子导电聚
合物的制备,聚乙炔(PA)研究最早,也比较系统,是迄今为止实测导电率最高的电子聚合物。
它的聚合方法比较有影响的有白川英树方法、Naarman方法、Durham方法和稀土催化体系。
白川英树采用高浓度的Ziegerl- Natta催化剂,由气相乙炔出发,直接制备出自支撑的具有
金属光泽的聚乙炔膜;在取向了的液晶基础上成膜,PA膜也高度取向。Naarman方法的特
点是对聚合催化剂进行了高温陈化,因而聚合物理学性质和稳定性有明显的改善,高倍拉伸
后具有很高得导电率。离子导电聚合物主要有以下几类,聚醚、聚酯和聚亚胺。分别是聚环
氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丁二酸乙二醇酯、聚癸二酸乙二醇、聚乙二醇亚胺等。聚环氧类聚
合物是最常用的聚醚型离子化合物,主要以环氧乙烷和环氧丙烷为原料。在环氧化合物开环
聚合过程中,由于起始试剂的酸性和引发剂活性的不同,引发、增长、交换(导致短链产物)
反应的相对速率不同,对聚合物速率和产品分子量的分布造成复杂的影响。环丙烷的阴离子
聚合反应存在着向单链转移现象,导致生成的聚合物分子量下降,对此常采用阴离子配位聚
合反应制备聚环丙烷。聚酯和聚酰胺是另一类常见的离子导电聚合物,其中乙二醇的聚酯一
般由缩聚反应制备。采用二元酸和二元醇进行聚合得到的是线型聚合物,生成的聚合物柔性
较大,玻璃化转变温度较低,适合于作为聚合电解质使用。二元酸衍生物与二元胺反应得到
的聚酰胺也有类似的性质。
物理及化学性质方面,导电聚合物不仅具有较高的电导率,而且具有光导电性质、非线
性光学性质、发光、氧化还原性能、掺杂-反掺杂性能和磁性能等。而且它的柔韧性好,生
产成本低廉。因此导电聚合物不仅在工业生产方面具有应用价值,而且在日常民用方面也具
有广泛应用前景。下面是根据国内外的文献得到的导电聚合物在各个方面的主要应用:
利用导电高分子化合物的氧化—还原特性来制造蓄电池,是导电高分子材料一个极其重
要的应用领域,它将导致整个电池工业,特别是蓄电池工业的根本性变革。由于制造这种蓄
电池可以全部采用导电高分子材料,而不采用任何金属 ,所以全塑料的蓄电池具有重量轻、
体积小、不腐蚀等优点,而且可以反复充电,在长时间内免去一切修理。
导电高分子材料用来做太阳能电池也引起了世界各国的广泛注意。日本从七十年代末开
始研究用导电高分子材料作太阳能电池,目前用导电聚乙炔制成的太阳能电池已进入商业性
试用阶段。
由于许多电子产品产生的电磁波会影响环境,对周围其他设备产生严重的干扰,欲使电
子产品安全可靠地工作,进行电磁屏蔽和防静电处理是极其必要和重要的。由于导电高聚物
具有良好的电导率,因此较适合用于电磁波屏蔽和静电防止的材料。
某些高分子化合物在氧化状态下是导体,而在还原状态下是绝缘体,利用该特性就可以
用它制作晶体管。利用聚毗咯、聚苯胺为材料已经制成功很有用的有机晶体管。由该晶体管
制成探头,并跟微处理机配合,就可以制成灵敏的检验仪器。
一些电子导电聚合物可以制成电化学电容器 (也称超级电容器),它兼有普通电容器和
电池的特性,其比容量高于普通电容器,而比功率和循环寿命高于电池。由于具有快速释放、
贮存能量的优点,在以绿色电源为动力的电动汽车研究领域中,为加速和爬坡提供能量的超
级电容器受到了广泛的关注。
还有些电色材料将被应用于复印机上的光敏物质或成像敏感物质。有些颜色变化宽广的
电色材料,将可能被应用于广告显示及其它显示方面而成为新型显示器件的基础。
导电聚合物领域机遇与挑战并存。目前,尽管导电聚合物材料在许多方面获得应用,并
且已经产业化,但是其市场规模仍受到限制,仍然存在一些问题需要解决,如导电聚合物难
于加工,合成过程可能会对环境产生污染,导电率仍需要进一步提高等。随着这些问题的解
决以及各国在导电聚合物的研究与开发上投入大量资金与技术,而且由于大多数导电聚合物
具有优异的导电性、光电性质、氧化还原性等,预计将来,导电聚合物材料将取代金属和非
金属材料在一些方面的应用,在智能材料、光电材料、纳米材料方面将有不可估量的应用前
景。
参考文献:
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