导电高分子材料聚吡咯.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2,#,导电高分子材料聚吡咯,胡伟伟,070804208,1,2,一、导电高分子分类,二、聚吡咯导电机理,三、,PPy,的制备及影响电导率的因素,四、,Ppy,的性能改进,2,2025/4/18 周五,导电高分子的分类,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。,3,2025/4/18 周五,材料和组成,结构性（本身固有导电性）,聚乙烯、,聚吡咯,、聚苯胺等,复合型（本身不具有导电性）,导电涂料、导电橡胶等,4,2025/4/18 周五,根据导电载流子的不同，结构型导电高分子有两种导电形式：电子导电和离子传导。,一般认为，四类聚合物具有导电性：高分子电解质、共轭体系聚合物、电荷转移络合物和金属有机螯合物。其中除高分子电解质是以离子传导为主外，其余三类聚合物都是以电子传导为主的。,5,2025/4/18 周五,二、聚吡咯导电机理,优点：具有共轭双键的导电高分子聚吡咯由于合成方便、抗氧化性能好，与其他导电高分子相比，因具有电导率较高、易成膜、柔软、无毒等优点,6,2025/4/18 周五,聚吡咯,(polypyrrole,PPy),掺杂后才具有较好的导电性。常用的掺杂剂有金属盐类如如,FeCl,3,，卤素如,I,2,、,Br,2,，质子酸如,H,2,SO,4,及路易斯酸如,BF,3,等。不同种类的掺杂剂对,PPy,掺杂以形成高导电性的机理不同，一般分为电荷转移机理和质子酸机理。,7,2025/4/18 周五,电荷转移机理：按此机理掺杂时，聚合物链给出电子，掺杂剂被还原成掺杂剂离子，然后此离子与聚合物链形成复合物以保持电中性。这种复合物称为给体,(D),和受体,(A),复合物，其形成过程可用式,(1),表示：,D+AD,A-,D,A-,8,2025/4/18 周五,，以,FeCl3,为氧化剂制备,PPy,，反应按式,(2),进行，并通过电荷转移形成复合物。,9,2025/4/18 周五,此时,PPy,的链结构即为一般的氧化掺杂结构，如图,1(a),。,10,2025/4/18 周五,质子酸机理,:,。所谓质子酸机理，即高聚物链与掺杂剂之间无电子的迁移，而是掺杂剂的质子附加于主链的碳原子上，质子所带电荷在一段共轭链上延展开来，如式,(3),所示,11,2025/4/18 周五,三、,PPy,的制备及其影响电导率的因素,目前，,PPy,导电高分子材料的制备主要有,2,种方法：电化学合成法和化学氧化法。其中，化学氧化法得到的一般为粉末样品，而电化学合成法则可直接得到导电,PPy,薄膜。,12,2025/4/18 周五,电化学合成法：电化学合成法是通过控制电化学氧化聚合条件,含吡咯单体的电解液、支持电解质和溶剂、聚合电位、电流和温度等,),，在电极上沉积为导电,PPy,薄膜,13,2025/4/18 周五,影响电化学合成法制备的,PPy,导电性的因素主要有掺杂剂、介质的选择、反应体系的理化性质等。,14,2025/4/18 周五,掺杂剂：经实验表明但吡咯单体和电解液的浓度分别为,0.2,和,0.3mol/L,，温度为,0,，电流密度为,0.3mA/cm,2,时，,15,2025/4/18 周五,介质的选择：,16,2025/4/18 周五,反应体系的理化性质：包括反应温度、,pH,值、电压、电流密度等对,PPy,的导电性也有不同程度的影响。大量研究表明，随反应温度提高、,PH,值的升高,PPy,的导电率反而下降。,17,2025/4/18 周五,化学氧化法：化学氧化法是在一定的反应介质中加入特定的氧化剂，使得单体在反应中直接生成聚合物并同时完成掺杂过程。,表面活性剂、反应时间、反应温度及反应制备工艺对,Ppy,的导电性都有影响,18,2025/4/18 周五,四、聚吡咯的性能改进,1,、聚吡咯与纳米材料的复合：保留导电性能的同时可降低材料成本，而且又赋予材料其他功能特征。,2,、聚吡咯与其他聚合物的复合：如可以提高尼龙,-66,的结晶度和结晶度完整性，其复合膜表面的,Ppy,具有网状结构等。,3,、,3-,取代聚吡咯的合成：易溶解、加工,19,2025/4/18 周五,谢谢,20,2025/4/18 周五,