自科學家發(fā)現(xiàn)摻雜聚乙炔具有導電性能以來,導電聚合物作為新型的功能高分子材料受到廣泛關(guān)注。作為其中一員,聚苯胺（PANI）因具備原料易得、制備方法簡單多樣、物理化學性能優(yōu)異、獨特的摻雜機制等特點,廣泛應用于電子器件、電磁屏蔽、能量存儲、金屬防護、傳感器等領(lǐng)域,成為極具應用價值的導電聚合物。聚苯胺的可調(diào)控導電性是其最重要的特性,目前已有相關(guān)實驗對其導電性的影響因素進行研究,但是仍缺乏對聚苯胺導電機制的理論計算研究。本論文將結(jié)合實驗,采用理論計算的方法從微觀層次研究聚苯胺的電荷傳輸特性,這對改善聚苯胺應用于光電器件的性能有著潛在價值。本論文對聚苯胺電性能進行實驗及理論計算研究:其一,制備摻雜態(tài)、脫摻雜態(tài)、再摻雜態(tài)及不同摻雜度聚苯胺,對其導電、介電性能進行實驗研究。其二,對聚苯胺質(zhì)子化機制進行理論計算研究。其三,采用理論計算的方法研究聚苯胺氫鍵作用影響聚苯胺結(jié)構(gòu)及電荷傳輸性質(zhì)的微觀機制。最后,對聚苯胺及其衍生物載流子傳輸特性進行理論計算。得出主要結(jié)論如下:（1）采用化學氧化聚合法制備摻雜態(tài)、脫摻雜態(tài)、再摻雜態(tài)聚苯胺及不同摻雜度聚苯胺,利用掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）及傅立葉... 

【文章頁數(shù)】：133 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
1 緒論
    1.1 導電高分子簡介
        1.1.1 導電高分子材料的發(fā)展歷史
        1.1.2 導電高分子材料的分類
    1.2 聚苯胺概況
        1.2.1 聚苯胺的結(jié)構(gòu)
        1.2.2 聚苯胺的合成方法
        1.2.3 聚苯胺的基本性質(zhì)
        1.2.4 聚苯胺的導電機制
        1.2.5 聚苯胺的摻雜機制
    1.3 導電聚苯胺研究進展及技術(shù)路線圖
    1.4 本論文的研究目的與研究內(nèi)容
        1.4.1 本論文的研究目的
        1.4.2 本論文的研究內(nèi)容
2 材料表征方法及理論計算
    2.1 材料結(jié)構(gòu)與性能表征
        2.1.1 材料結(jié)構(gòu)表征方法
        2.1.2 電導率測試方法
        2.1.3 介電性能測試方法
    2.2 理論基礎(chǔ)和計算方法
        2.2.1 分子電子結(jié)構(gòu)概述
        2.2.2 自然鍵軌道理論
        2.2.3 密度泛函理論
        2.2.4 含時密度泛函理論
3 聚苯胺質(zhì)子化過程結(jié)構(gòu)及電性能研究
    3.1 引言
    3.2 質(zhì)子酸可逆摻雜聚苯胺的結(jié)構(gòu)及電性能分析
        3.2.1 質(zhì)子酸可逆摻雜聚苯胺的制備
        3.2.2 X射線衍射光譜分析
        3.2.3 傅立葉紅外光譜分析
        3.2.4 質(zhì)子酸可逆摻雜聚苯胺介電性能分析
        3.2.5 質(zhì)子酸可逆摻雜聚苯胺導電性能分析
    3.3 不同濃度質(zhì)子酸摻雜聚苯胺的結(jié)構(gòu)及電性能分析
        3.3.1 不同濃度質(zhì)子酸摻雜聚苯胺的制備
        3.3.2 微觀形貌分析
        3.3.3 X射線衍射光譜分析
        3.3.4 熱穩(wěn)定性分析
        3.3.5 傅立葉紅外光譜分析
        3.3.6 不同濃度質(zhì)子酸摻雜聚苯胺導電性能分析
        3.3.7 不同濃度質(zhì)子酸摻雜聚苯胺介電性能分析
    3.4 本章小結(jié)
4 聚苯胺質(zhì)子化機制的密度泛函理論研究
    4.1 引言
    4.2 聚苯胺可逆質(zhì)子化過程的理論研究
        4.2.1 計算模型及方法
        4.2.2 聚苯胺鏈長擇優(yōu)選擇
        4.2.3 聚苯胺的幾何構(gòu)型優(yōu)化
        4.2.4 電荷分布
        4.2.5 前線分子軌道
        4.2.6 能量與穩(wěn)定性
    4.3 質(zhì)子化程度對聚苯胺導電性能影響的理論研究
    4.4 本章小結(jié)
5 聚苯胺氫鍵對鏈上電荷傳輸影響的第一性原理計算
    5.1 引言
    5.2 計算模型及方法
    5.3 計算結(jié)果與討論
        5.3.1 聚苯胺-樟腦磺酸氫鍵理論計算
        5.3.2 聚苯胺-水氫鍵作用位點
        5.3.3 基態(tài)幾何結(jié)構(gòu)
        5.3.4 電荷分布
        5.3.5 紅外光譜與振動模型
        5.3.6 激發(fā)態(tài)性質(zhì)
        5.3.7 前線分子軌道
    5.4 本章小結(jié)
6 聚苯胺載流子傳輸性質(zhì)的密度泛函理論研究
    6.1 引言
    6.2 計算模型及方法
    6.3 計算結(jié)果與討論
        6.3.1 單體平衡構(gòu)型
        6.3.2 電離勢與電子親和能
        6.3.3 分子間電子耦合作用
        6.3.4 角分辨各向異性載流子遷移率
        6.3.5 態(tài)密度分布
        6.3.6 鹵化取代對聚苯胺載流子遷移率的影響
    6.4 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 工作展望
參考文獻
攻讀博士學位期間科研項目及科研成果
致謝
作者簡介



本文編號：3666609