有机功能材料讲义

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1、有机功能材料第一章绪论1.1材料的分类材料金属材料功能材料结构材料非金属材料有机非金属小分子功能材料高分子功能材料有机功能材料无机功能材料材料无机非金属功能材料化学功能材料催化反应物理功能材料表面作用（表面活性剂、分散剂、降粘剂、增溶剂）声、光、电、磁、热（催化剂、引发剂、阻聚剂、助塑剂、紫外线吸收、阻燃剂）其它作用1.2本课程内容本课程以小分子有机功能材料为主，涉及部分高分子功能材料，功能主要以物理功能中的光、电、磁性能。有机功能材料是一门新兴学科，属高技术材料。本课程的具体内容如下：第二章：有机导体及超导体，（10学时），参考书：合成金属导论、功能高分子

2、材料。本章内容包括：有机导体的基本概念、导电机理、导电化合物的合成、性质、有机超导体以及有机导体的应用前景及在高技术发展中的潜在作用。有机导体主要介绍两类化合物。大共轭体系化合物（如聚乙炔等）。电荷转移络合物（CT盐chargetransfersalt）课程重点为CT盐，内容包括CT盐的分子结构，常见供体和受体，CT盐的合成方法。另外，本章还简要介绍有机超导体和有机光导体。第三章，有机光电材料。（14学时）。参考书：光化学基本原理与光子学材料科学、功能高分子材料、本章主要介绍三个方面，光致变色材料、电致发光材料、非线性光学材料。1光致变色材料，主要介绍光致变

3、色的原理、光化学反应基本概念、重要光致变色材料的结构及合成方法、光致变色材料研究现状，光致变色材料应用。2电致发光材料，主要介绍电致发光机理、材料的结构特征、合成、研究现状及应用。3有机非线性光学材料：非线性光学的基本概念，非线性光学材料的特征、有机非线性光学材料的分类及结构特征、研究现状及应用前景。第四章：液晶材料（8学时）参考书：液晶化学介绍液晶材料的定义、分类、结构特征及用途、液晶材料的合成方法、超分子液晶及其与生命科学的联系。第五章：有机铁磁体（4学时）参考书：有机固体本章包括三个部分内容：1铁磁体的基本概念。2有机铁磁体的理论模型。3典型有机铁磁体

4、及应用前景。第二章有机导体及超导体讨论题：1金属与有机化合物的电子结构区别2各种不同导体的导电机理3微观粒子量子化条件*一维势箱中粒子的能量：2.1基本理论2.1.1导体与绝缘体在外电场作用下，载荷子可以定向移动的物体称为导体。载荷子（载流子）：电子、空穴、正负离子等。常见的导体有金属、电解质溶液、熔盐、我们将要学习的是有机导体。常见金属的电导率σ银：6.3×105S∙cm-1铜：5.9×105S∙cm-1铝：2.5×105S∙cm-1铁：1.0×105S∙cm-1常见电解质溶液电导率（0.1mol）NaCl1.06S∙cm-1KCl1.29S∙cm-1HC

5、l3.9S∙cm-1CuSO40.5S∙cm-1HAc0.73S∙cm-1有机化合物的电导率：聚乙炔10-5S∙cm-1PeryleneCloranilquinone四氯苯醌Tetrathiafulvalene(TTF);7,7,8,8-tetracyam-p-quinodimethane（TCNQ）四硫代富瓦烯;7,7,8,8-四氰基-对-苯醌二甲烷根据一般定义，当物体的σ<10-14S∙cm-1，称为绝缘体。σ>1S∙cm-1为导体，其余为半导体。2.1.2金属与有机化合物的电子结构区别一般概念：金属是导体，可以导电，有机化合物不导电，是绝缘体，如何从化

6、学理论来解释这个现象呢？首先，我们从金属和有机化合物的化学键来看：金属键，三维离域。共价键，共用电子对，电子定域。离子键，电子被束缚在负离子上，不能自由移动。导电的前提，载流子在外电场作用下自由流动。2.1.3各种导体的导电机理①金属，自由电子理论，价电子在晶体内部自由运动，具有理想气体的性质，电子在均匀的势场中运动，在外电场作用下，电子产生定向流动，产生电流。电导率的大小与电子自由运动的难易有关。由于电子的自由运动，使得热可以快速传导，因此，金属的电导率和热导率有着相同的趋势。缺点：模型过于简单，不能解释电导率随温度升高降低的事实，金属中的电子实际上处于周

7、期势场中，考虑到电子在周期势场中运动，用量子力学方法处理金属体系中的电子就得到能带理论。能带理论，金属晶体中的电子处于分立的能带中，能带之中的电子变换能级所需能量较小，能带之间的电子流动是禁止的需较大的能量使电子发生跃迁。由于金属晶体中原子核的振动限制了电子的运动，致使金属电子间的能级差增大，导电性下降，温度越高，振动幅度越大，电阻越大。相反，电阻越小。②电解质溶液载流子为正负离子，包括电极反应、熔盐也有相同的机理。温度效应：温度升高，电导率增加，为什么？③高分子导体(共轭，分子轨道理论)2.2高分子导体及导电机理2.2.1高分子导体简介1975年科学家发现

8、，聚乙炔的电导率为10-5S∙cm-1。进一步的研究