电子导电的条件按量子力学的观点具有本征导电性的共轭体系必须具备第二,分子两条件。第一,分子轨道中的电子能强烈离域;中,便能轨道能互相重叠。淘满足这两个条件的共轭体系聚合物,通过自身的载流子产生和输送电流在共轭聚合物中,电子离域的难易程度,取决于共轭链中共轭聚元电子数和电子活化能的关系。理论与实践都表明1则电子活化能越低,亦合物的分子链越长,元电子数越多,即电子越易离域,则其导电性越好
按量子力学的观点,具有本征导电性的共轭体系必须具备 两条件。第一,分子轨道中的电子能强烈离域;第二,分子 轨道能互相重叠。满足这两个条件的共轭体系聚合物,便能 通过自身的载流子产生和输送电流。 在共轭聚合物中,电子离域的难易程度,取决于共轭链中 π电子数和电子活化能的关系。理论与实践都表明,共轭聚 合物的分子链越长,π电子数越多,则电子活化能越低,亦 即电子越易离域,则其导电性越好。 电子导电的条件
聚乙炔具有最简单的共轭双键结构:(CH)x。组成主链的碳(sp杂化轨道),两个原子有四个价电子,其中三个为?电子与相邻的碳原子连接,一个与氢原子链合,余下的一个价电子元电子(Pz轨道)与聚合物链所构成的平面相垂直。杂化sPXKCH)X的价电子轨道H
聚乙炔具有最简单的共轭双键结构:(CH)x。组成主链的碳 原子有四个价电子,其中三个为σ电子(sp2杂化轨道),两个 与相邻的碳原子连接,一个与氢原子链合,余下的一个价电子 π电子(Pz轨道)与聚合物链所构成的平面相垂直。 (CH)x的价电子轨道 C C H H C C H H
A4A8-A16+#菲T共轭体系A的长度x与成键一反键电子状态
共轭体系Ax的长度x与成键—反键电子状态 EG Eg A2 A4 A8 A16 An An An π π *
要使材料导电,元电子必须具有越过禁带宽度的能量EG!(基态)(激发态亦即电子从其最高占有轨道向最低空轨道跃迁的能量△E(电子活化能)必须大于EG研究表明,线型共轭体系的电子活化能E与元电子数N的关系为:N+1△E = 19.08N2若用式推算反式聚乙炔的禁带宽度推测值为1.35eV,N=16,可见聚合度为8时即有自由电子电导
要使材料导电,π电子必须具有越过禁带宽度的能量EG, 亦即电子从其最高占有轨道(基态)向最低空轨道(激发态 )跃迁的能量ΔE(电子活化能)必须大于EG。 研究表明,线型共轭体系的电子活化能ΔE与π电子数N的 关系为: 反式聚乙炔的禁带宽度推测值为1.35eV,若用式推算, N=16,可见聚合度为8时即有自由电子电导。 ( ) 1 19.08 2 eV N N E + =
R?聚烷基乙炔g= 10-15~10-102-1.cm-1脱氯化氢PVCg=10-12~10-92-1.cm-1聚乙炔 CH CH—CHCH-顺式:α=10-7Q-1.cm-1反式:=10-3Q-1.cm-1聚苯撑g=10-3Q-1.cm-1聚并苯α=10-42-1.cm-1热解聚丙烯睛α=10-12-1.cm-1
R R R R R Cl Cl 聚烷基乙炔 σ=10-15~10-10Ω-1·cm-1 脱氯化氢PVC σ=10-12~10-9Ω-1·cm-1 CH CH CH CH 聚乙炔 顺式:σ=10-7Ω-1·cm-1 反式:σ=10-3Ω-1·cm-1 聚苯撑 σ=10-3Ω-1·cm-1 聚并苯 σ=10-4Ω-1·cm-1 N N N N N 热解聚丙烯腈 σ=10-1Ω-1·cm-1