溴掺杂聚苯胺的导电性能及机理研究.pdf

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1、第22卷第5期化学研究与应用Vol。22，No．52010年5月ChemicalResearchandApplicationMay，2010文章编号：1004—1656(2010)05-0564-06溴掺杂聚苯胺的导电性能及机理研究吴玲娟，叶薄，韩菲菲，梁旦，高建生，盛玮，徐学诚(华东师范大学物理系纳米功能材料与器件研究中心上海200241)摘要：通过化学氧化法制备聚苯胺，对其进行溴和氢溴酸掺杂，聚苯胺(PANI)的电导率比掺杂前提高了l1．13个数量级。采用红外光谱、热重分析、紫外可见光谱和X射线光电子能谱分析研究了溴和氢溴酸对PANI的掺杂作

2、用，探讨了掺杂PANI的导电机理。研究表明，不同于氢溴酸对PANI的质子酸掺杂，溴掺杂过程中产生的溴负离子增加了PANI的载流子浓度并形成电子转移复合物，提高了聚苯胺的电导率。关键词：溴；氢溴酸；掺杂；聚苯胺；电子转移复合物中图分类号：0625．6文献标识码：AConductingPropertiesandMechanismofPolyanilineDopedbyBromineWULing—Juan，YEJing，HANFei—Fei，LIANGDan，GAOJian—Sheng，SHENGWei，XUXue—Cheng(Departmentof

3、Physics，CenterofFunctionalNanomaterialsandDevices，EastChinaNormalUniversity，Shanghai200241)Abstract：Polyaniline(PANI)Wassynthesisedbychemicaloxidationmethod，thendopedbybrominevaporandhydrobromicacid，theconductivityofPANIWasincreasedby11·13ordersofmagnitudeafterdoping。F11R。TGA

4、，UV—VisandXPSspectrawereusedtocharacterizetheinteractionbetweendopantsandPANIandstudiedtheconductingmechanismofBrdopedPANI．TheexperimentsshowedthatitWasdiferentfromprotonicaciddopingasHBr，bromineanionsandchargetransforcomplexformedinthedopingprocessenhancedthechargecarriercon

5、centrationthenpromotetheconductivityofPANI．Keywords：Bromine；HBr；Doping；Polyaniline；Chargetransfercomplex导电高分子是一类含有霄电子共轭结构，经前景。过化学或电化学掺杂，能够由绝缘体向半导体和G．SAFOULA等对聚乙烯咔唑(PVK)的卤导体转变的有机高分子。1977年Shirakawa发现素掺杂做了较为系统的研究，碘对高聚物的掺杂了反式聚乙炔的卤素掺杂能够将材料的电导率提形成了电子转移复合物(CTC)，溴和氯对PVK的高数个数量级，研究得出卤素

6、和聚乙炔间的电荷掺杂有CTC的产生，还伴随着对聚合物的降解作转移是电导率提高的主要因素⋯。自20世纪80用。Liang等通过溴蒸气的吸附使聚苯乙炔年代中期以来MacDiarmid等研究聚苯胺导电性能(PPA)的电导率比吸溴前提高近12个数量级，表和机理，通过选择掺杂剂和控制掺杂的过程，实现明溴与PPA之间形成了电子转移复合物，PPA整个共轭体系的电子云重新分布，苯环上的订电子了对电导率的可控性l3j。聚苯胺在二次电池，电云偏向主链，增大主链上的1T电子云密度，提高磁干扰屏蔽，传感器j，非线性光学器件，电致变PPA的电导率。非掺杂态的聚苯胺为绝缘体

7、，掺色显示器和微电子器件等领域有广泛的应用收稿日期：2010-01-06；修回爨期：2010-03-03基金项目：上海市纳米科技々项基金资助项目(0252nm011)联系人简介：徐学诚(1960一)翼，副教授，主要从事纳米复合材料研究。E—mail：XCXU@phy．ecnu．edu．an第5期吴玲娟等：溴掺杂聚苯胺的导电性能及机理研究565杂后可以转变为优良的导体，Cao等采用了光谱1．3掺溴聚苯胺样品的制备分析研究了碘掺杂后PANI的直流电导率与掺杂将溴和PAN1分别置于两个玻璃容器内，接在物的关系。Winokur¨9等制备了非晶态的氢溴酸三

8、通管的两头，用真空泵抽真空，一端的溴挥发和掺杂PANI，研究表明掺杂后在PANI的胺基氮原另一端的PANI发生掺杂，反应24h。掺溴后子