共轭高分子..

功能高分子材料的特点：具有一定的力学性能，还具有某些特定功能的高分子材料。

材料的一次功能：当向材料输入的能量和信息与从材料输出的能量和信息属于同一形式时，即材料仅起能量和信息传递作用时，材料的这种功能成为一次功能。

材料的二次功能：当向材料输入和输出的能量不同形式时，材料起能量转换作用，这种功能称为二次功能。

有人把只具有二次功能的材料称为功能材料。

功能高分子材料按功能性的分类：磁，热，声，机械，生物，化学，光，电功能高分子材料和功能高分子的区别：功能高分子包括功能高分子材料。

官能团和功能高分子材料功能性的关系：1.官能团的性质对高分子的功能起主要作用。

2.聚合物与官能团协同作用。

3.聚合物骨架起作用。

4.官能团起辅助作用。

功能高分子材料的制备：1.通过高分子或小分子的化学反应。

2.通过特殊加工。

3.通过普通聚合物与功能材料复合。

吸附树脂：是一类多孔性的，适度交联的高分子聚合物。

吸附树脂的成孔：1。

惰性溶剂制孔。

2.线性高分子制孔。

3.后交联成孔。

吸附选择性：1.水溶性不大的有机化合物容易被吸附，且在水中的溶解性越差越容易被吸附。

2.吸附树脂难于吸附溶于有机溶剂中的有机物。

3.当化合物的极性基团增加时，树脂对其吸附能力也随之增加，如果树脂和化合物之间能发生氢键作用，吸附作用也将加强。

4.在同一树脂中，树脂对体积较大的化合物的吸附作用较强。

最早的离子交换功能树脂：甲醛与苯酚和甲醛与芳香胺的缩聚产物。

树脂的物理结构分类：凝胶型，大孔型和载体型离子交换树脂。

交联聚苯乙烯球粒的制备：制备交联聚苯乙烯球粒所用的单体为苯乙烯和二乙烯苯，在热引发剂的作用下将他们在水箱中进行悬浮聚合，得到珠状苯乙烯-二乙烯苯共聚物。

树脂的外形为球形的颗粒，颗粒的大小将会影响到它的使用性能。

因此树脂颗粒的直径是其重要的性能指标。

均一系数：表示粒径均一程度的参数，其数值越小，表示颗粒大小越均匀。

树脂的含水量：水的存在一方面是树脂的离子化集团和要交换的化合物分子离子化，以便进行交换;另一方面是树脂溶胀，产生内部的凝胶孔，以利于离子能以适当的速度在其中扩散。

共轭聚合物化学的研究发展及其在生物医学中的应用共轭聚合物是一类电子共轭的高分子材料，其分子结构中存在着共轭键的连续链结构。

因为这种分子结构可以带来很高的电子导电性和光学性质，所以共轭聚合物在有机电子学、光电子学和生物医学等领域中，具有广泛的应用前景。

本文将从共轭聚合物的化学结构、制备方法及其在生物医学领域中的应用等方面进行诠释。

一、共轭聚合物的化学结构共轭聚合物分子结构由若干个单体分子共价结合而成，其中单体分子通常为含有氮原子、硫原子、氧原子或其他元素的异构化合物。

通过不同单体结构的组合，可形成多种不同的共轭聚合物。

共轭聚合物的分子结构中，主要是由单个环状和链状的单元组成，链状的单元可以是苯环、噻吩环、吡咯烷环等。

其中，苯环是最常见的单元，被广泛应用于有机底物中。

二、共轭聚合物的制备方法共轭聚合物制备的方法是多样的，其中包括化学氧化聚合法、热聚合法、电化学聚合法、热致聚合法等。

可以根据不同的单体结构和分子结构，在合适的条件下对单体进行不同的反应，扩大共轭聚合物的结构和性能空间。

以热致聚合法为例，该法发展非常迅速，利用热致变色材料的热致变化行为，通过化学方法来实现聚合反应。

这种方法的优点在于，它可以通过控制温度和时间来改变材料的性质，同时，还具有简单的制备工艺流程、操作简单和易于扩展等优点。

三、共轭聚合物在生物医学中的应用在生物医学领域中，共轭聚合物主要应用于生物诊断和生物成像方面。

共轭聚合物有一种非常特殊的性质，即在与单个分子或特定生物细胞相互作用时，它们会发生显著的荧光变化，这种荧光变化可用于生物诊断和成像。

目前，共轭聚合物与生物成像技术的应用研究在不断地发展中。

例如，一些共轭聚合物可以标记在特定的蛋白质、DNA和细胞膜上，从而使这些物质在荧光图像上得到清晰的显示，从而实现生物诊断的效果。

共轭聚合物还可以选择性地标记心血管疾病、肿瘤等细胞，在生物成像方面取得良好的成果。

此外，共轭聚合物还应用于生物传感器方面，例如，共轭聚合物材料被用于制作生物传感器，以实现针对特定生物目标的高度敏感和选择性检测。

高分子化学知识点总结高分子化学是研究高分子化合物的合成、结构、性能和应用的一门学科。

它是化学领域中的一个重要分支，对于材料科学、生物医学、环境保护等众多领域都有着深远的影响。

以下是对高分子化学一些重要知识点的总结。

一、高分子的基本概念高分子化合物是指相对分子质量很大的化合物，其相对分子质量通常在 10^4 到 10^7 之间。

高分子化合物由许多结构单元通过共价键重复连接而成，这些结构单元被称为单体。

例如，聚乙烯是由乙烯单体聚合而成，其结构单元就是乙烯。

高分子的相对分子质量具有多分散性，即同一种高分子化合物中，不同分子的相对分子质量大小不同。

通常用平均相对分子质量来表示高分子的相对分子质量，常见的平均相对分子质量有数均相对分子质量、重均相对分子质量和粘均相对分子质量。

二、高分子的分类根据来源，高分子可以分为天然高分子和合成高分子。

天然高分子如纤维素、蛋白质、淀粉等，是自然界中存在的；合成高分子则是通过人工合成得到的，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。

按照高分子的主链结构，可分为碳链高分子、杂链高分子和元素有机高分子。

碳链高分子的主链完全由碳原子组成，如聚乙烯、聚丙烯；杂链高分子的主链除了碳原子外，还含有氧、氮、硫等原子，如聚酯、聚酰胺；元素有机高分子的主链中不含碳原子，而是由硅、磷、钛等元素组成，侧链则为有机基团。

三、高分子的合成方法（一）加聚反应加聚反应是指由不饱和单体通过加成聚合反应生成高分子化合物的过程。

在加聚反应中，单体分子中的双键或三键打开，相互连接形成高分子链。

常见的加聚反应有自由基聚合、离子聚合和配位聚合。

自由基聚合是应用最广泛的一种加聚反应，其反应条件相对简单，通常在加热或引发剂的作用下进行。

引发剂分解产生自由基，引发单体聚合。

离子聚合包括阳离子聚合和阴离子聚合，它们对反应条件要求较高，需要在无水、无氧的环境中进行。

配位聚合可以制备具有规整结构的高分子，如等规聚丙烯。

（二）缩聚反应缩聚反应是指由具有两个或两个以上官能团的单体通过缩合反应生成高分子化合物，并伴随有小分子副产物（如水、醇、氨等）生成的过程。

聚吡咯的结构、合成方法、特征、应用及发展趋势π共轭高分子材料在导电、发光、光伏和非线性光学材料等领域有着广阔的应用前景,是目前高分子学科研究的前沿课题。

目前人们已经成功制备了聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚芴和聚苯乙炔等π共轭高分子材料,并对一些聚合物的导电性、超导性、电致变色、光致变色、光致发光、光伏特性和非线性光学等性能做出了大量的研究。

聚吡咯及其衍生物作为一种重要的功能高分子材料,在气敏元件、生物传感器和非线性光学等领域受到了国内外学者的青睐。

本文主要介绍其中的一种：聚吡咯。

聚吡咯的结构聚吡咯的英文名为polypyrrole，结构如下图所示。

聚吡咯的合成聚吡咯的电解合成方法。

将吡咯单体溶解于布朗斯特酸型离子液体中，置于电解槽中进行电解合成；其中所述电解槽中包含有工作电极、辅助电极和参比电极，所述的工作电极选自于不锈钢电极或铂电极或镍电极或玻碳电极，所述的辅助电极选自于大面积铂片电极或石墨电极，所述的参比电极选自于Ag/AgCl电极或饱和甘汞电极或大面积铂片电极或标准氢电极。

所述的电解合成方法简单，制备成本较低，可在常温常压下进行，离子液体可以重复使用。

若以此聚吡咯取代目前常用的贵金属催化剂，将明显降低甲醇等直接燃料电池生产成本和酚类废水的降解成本，具有很好的应用开发前景。

聚吡咯的化学氧化法合成。

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，与电化学的掺杂不同，因为其中加入了两种物质，并且这些物质进入了聚合物的主链，对聚合物的电化学性质产生了非常重要的影响。

常用的氧化剂有(4)220，el3，202，2r207，103等。

介电常选用水、乙醚、乙腈、酸溶液等。

研究表明表面活性剂的加入可提高聚吡咯的导电性，还可增加聚吡咯的产量。

制备过程中，除表面活性剂的加入之外，单体的浓度、氧化剂的性质、氧化剂与单体浓度的比例、聚合温度、聚合气氛、掺杂剂的性质以及掺杂程度等因素都会影响导电聚合物的物理和化学性质。

简述：传统的高分子材料为绝缘材料,在使用时存在静电积累、电磁波干扰等危害,如用其制造的传送带,在传送煤炭的过程中易发生火灾和爆炸;油船因静电引起火灾;塑料薄膜在生产过程中常因静电发生事故。

随着大规模集成电路的迅速发展,静电及电磁波公害更加突出。

随着电子线路集成化水平的提高,电磁波的影响将会引起误动等危害。

这些问题的出现已严重阻碍了高分子材料的发展,因此,必须研制开发导电高分子材料来解决上述问题。

导电高分子材料的分类按照材料的结构与组成,可将导电高分子材料分为两大类。

一类是复合型导电高分子材料,另一类是结构型(或本征型)导电高分子材料。

一、结构导电机理所谓结构型导电高分子是高分子本身结构显示导电性, 通过离子或电子而导电。

所以, 结构型导电高分子材料又可分为电子导电高分子材料和离子导电高子材料两类。

复合型导电高分子材料复合型导电高分子材料是将各种导电性物质以不同的方式和加工工艺(如分散聚合、层积复合、形成表面电膜等)填充到聚合物基体中而构成的材料。

几乎所有的聚合物都可制成复合型导电高分子材料。

其一般的制备方法是填充高效导电粒子或导电纤维,如填充各类金属粉末、金属化玻璃纤维、碳纤维、铝纤维、不锈钢纤维及锰、镍、铬、镁等金属纤维,填充纤维的最佳直径为7Lm。

复合型导电高分子材料在技术上比结构型导电高分子材料具有更加成熟的优势,用量最大最为普及的是炭黑填充型和金属填充型。

结构型导电高分子材料结构型(又称作本征型)导电高分子是指那些高分子材料本身或经过掺杂后具有导电功能的聚合物。

这种高分子材料本身具有/固有0的导电性,由其结构提供导电载流子,一旦经掺杂后,电导率可大幅度提高,甚至可达到金属的导电水平。

从导电时载流子的种类来看,结构型导电高分子材料又被分为离子型和电子型两类。

离子型导电高分子通常又称为高分子固体电解质,它们导电时的载流子主要是离子。

电子型导电高分子指的是以共轭高分子为主体的导电高分子材料。

导电时的载流子是电子(或空穴),这类材料是目前世界导电高分子中研究开发的重点。

共轭有机高分子结构设计与功能调控共轭有机高分子是指由一系列共轭键连接在一起的有机分子。

这种结构具有特殊的电子结构和导电性质，因此在化学、材料科学和电子学等领域有着广泛的应用。

共轭有机高分子的结构设计主要包括以下几个方面：1. 选择合适的单体：共轭有机高分子通常由含有共轭键的单体构成。

选择具有合适的官能团和结构的单体是设计共轭有机高分子的关键。

例如，苯环、咪唑和噻吩等具有共轭结构的单体都可以用来构建共轭有机高分子。

2. 控制共轭长度：共轭有机高分子的导电性质与共轭链的长度有关。

通过控制单体的选择和聚合条件，可以调控共轭链的长度，从而实现对导电性能的调控。

一般来说，共轭链长度越长，导电性能越好。

3. 引入官能团：通过在共轭有机高分子的结构中引入不同的官能团，可以实现对其化学性质的调控。

不同的官能团可以引入不同的化学反应，从而实现高分子材料的功能化。

4. 交联和掺杂：通过掺杂和交联等方法，可以实现共轭有机高分子结构的调控和功能的改变。

掺杂可以导致载流子浓度的调控，从而影响导电性能；交联可以改变高分子的物理性质，如机械强度和热稳定性。

对于共轭有机高分子的功能调控，主要有以下几个方面：1. 导电性能调控：通过控制共轭链的长度、单体的选择和结构的调控，可以实现共轭有机高分子的导电性能的调控。

这对于电子器件的设计和开发具有重要意义。

2. 光学性能调控：共轭有机高分子具有良好的光学性能，可以用于制备光电器件。

通过控制共轭链的长度和结构，可以调控共轭有机高分子的吸收光谱和发光性能，从而实现对其光学性能的调控。

3. 催化性能调控：通过引入不同的官能团和掺杂剂，可以实现对共轭有机高分子的催化性能的调控。

这对于合成有机小分子的催化反应具有重要意义。

4. 环境敏感性调控：通过引入响应性官能团，如温度敏感性、pH敏感性和光敏感性等，可以实现对共轭有机高分子结构的环境敏感性的调控。

这对于制备智能响应性材料具有重要意义。

总之，共轭有机高分子的结构设计与功能调控是一个复杂且有挑战性的问题，需要综合考虑材料的化学性质、物理性质和功能需求等方面。

《材料化学综合实验II》实验指导书实验一 纳米二氧化钛的制备及光催化性能研究一、实验目的1. 掌握二氧化钛的溶胶-凝胶的制备方法。

2. 了解二氧化钛光催化降解污染物的原理。

3. 熟悉测定光催化性能的方法。

二、 实验原理1、溶胶-凝胶法制备二氧化钛溶胶-凝胶法是20世纪 80年代兴起的一种制备纳米粉体的湿化学方法，具有分散性好、煅烧温度低、反应易控制等优点。

制备溶胶所用的原料为钛酸丁酯(Ti(O-C 4H 9)4)、水、无水乙醇(C 2H 5OH)以及盐酸（或者醋酸、硝酸等）。

反应物为钛酸丁酯和水，分散介质为乙醇，盐酸用来调节体系的酸度防止钛离子水解过速，使钛酸丁酯在乙醇中水解生成钛酸（Ti(OH)4），钛酸脱水后即可获得TiO 2。

水解反应方程式如下。

Ti(O-C 4H 9)4+4H 2O Ti(OH)44C 4H 9OH +Ti(OH)4Ti(OH)42TiO 24H 2O+ 在后续的热处理过程中，只要控制适当的温度条件和反应时间，就可以获得不同晶型的二氧化钛。

2、二氧化钛光催化降解污染物二氧化钛作为光催化剂的代表，在太阳能光解水, 污水处理等方面有着重要的应用前景。

TiO 2有三种晶型，四方晶系的锐钛矿型、金红石型和斜方晶系的板钛型。

此外，还存在着非晶型TiO 2。

其中板钛型不稳定；金红石型禁带宽度为3ev ，表现出最高的光敏性，但因为表面电子-空穴对重新结合的较快，几乎没有光催化活性；锐钛矿禁带宽度稍大一些，为3.2ev ，在一定波长范围的紫外光辐照下能被激发，产生电子和空穴，且二者能发生分离，另外它的表面对O 2的吸附能力较强，具有较高的光催化活性。

当它受到波长小于或等于387.5nm 的光(紫外光)照射时，价带的电子就会获得光子的能量而越前至导带，形成光生电子（e -）;而价带中则相应地形成光生空穴(h +)，如图1所示。

如果把分散在溶液中的每一颗TiO 2粒子近似看成是小型短路的光电化学电池，则光电效应应产生的光生电子和空穴在电场的作用下分别迁移到TiO2表面不同的位置。

聚吡咯聚吡咯的结构、合成方法、特征、应用及发展趋势n共轭高分子材料在导电、发光、光伏和非线性光学材料等领域有着广阔的应用前景，是目前高分子学科研究的前沿课题。

目前人们已经成功制备了聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚芴和聚苯乙炔等n共轭高分子材料，并对一些聚合物的导电性、超导性、电致变色、光致变色、光致发光、光伏特性和非线性光学等性能做出了大量的研究。

聚吡咯及其衍生物作为一种重要的功能高分子材料，在气敏元件、生物传感器和非线性光学等领域受到了国内外学者的青睐。

本文主要介绍其中的一种：聚吡咯。

聚吡咯的结构聚吡咯的英文名为polypyrrole，结构如下图所示。

聚吡咯的合成聚吡咯的电解合成方法。

将吡咯单体溶解于布朗斯特酸型离子液体中，置于电解槽中进行电解合成；其中所述电解槽中包含有工作电极、辅助电极和参比电极，所述的工作电极选自于不锈钢电极或铂电极或镍电极或玻碳电极，所述的辅助电极选自于大面积铂片电极或石墨电极，所述的参比电极选自于Ag/AgCI电极或饱和甘汞电极或大面积铂片电极或标准氢电极。

所述的电解合成方法简单，制备成本较低，可在常温常压下进行，离子液体可以重复使用。

若以此聚吡咯取代目前常用的贵金属催化剂，将明显降低甲醇等直接燃料电池生产成本和酚类废水的降解成本，具有很好的应用开发前景。

聚吡咯的化学氧化法合成。

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，与电化学的掺杂不同，因为其中加入了两种物质，并且这些物质进入了聚合物的主链，对聚合物的电化学性质产生了非常重要的影响。

常用的氧化剂有(4)220，el3，202，2r207，103 等。

介电常选用水、乙醚、乙腈、酸溶液等。

研究表明表面活性剂的加入可提高聚吡咯的导电性，还可增加聚吡咯的产量。

制备过程中，除表面活性剂的加入之外，单体的浓度、氧化剂的性质、氧化剂与单体浓度的比例、聚合温度、聚合气氛、掺杂剂的性质以及掺杂程度等因素都会影响导电聚合物的物理和化学性质。

有机共轭聚合物的光电性质与应用有机共轭聚合物是一类具有特殊结构的高分子材料，其分子内存在共轭结构，能够形成π-π堆积，从而赋予其独特的光电性质。

有机共轭聚合物具有良好的光电转换性能，广泛应用于光电器件、光伏发电等领域。

一、有机共轭聚合物的光电性质有机共轭聚合物的光电性质主要体现在吸收光谱和光电导率方面。

由于共轭结构的存在，有机共轭聚合物能够吸收宽波长范围的光线，具有较高的吸光度和吸光系数。

这使得有机共轭聚合物在太阳能电池等光电器件中具有良好的光吸收性能。

另外，有机共轭聚合物还具有较高的载流子迁移率和较低的载流子复合率，这使得它们在光电器件中表现出良好的光电导率。

有机共轭聚合物的载流子迁移率通常在10^-3~10^-2 cm^2/(V·s)之间，与无机半导体相当。

这种高载流子迁移率使得有机共轭聚合物能够在光电器件中高效地转换光能为电能。

二、有机共轭聚合物的应用1. 光伏发电有机共轭聚合物作为太阳能电池的光电转换层材料，可以将光能高效转化为电能。

有机太阳能电池具有制备简单、柔性可弯曲等优点，因此在可穿戴设备、智能家居等领域具有广阔的应用前景。

2. 有机光电器件有机共轭聚合物还可以用于制备有机光电器件，如有机发光二极管（OLED）、有机场效应晶体管（OFET）等。

有机发光二极管具有发光效率高、色彩鲜艳等特点，被广泛应用于显示技术、照明等领域。

有机场效应晶体管则可以用于制备柔性电子器件、传感器等。

3. 光敏材料有机共轭聚合物还可以用作光敏材料，用于制备光敏电子器件、光敏传感器等。

光敏材料具有光电转换灵敏度高、响应速度快等特点，广泛应用于光通信、光储存等领域。

4. 光催化材料有机共轭聚合物还可以用于制备光催化材料，用于光催化反应。

光催化材料能够利用光能驱动化学反应，具有环境友好、高效能等特点，在环境治理、能源转化等方面具有潜在应用价值。

总之，有机共轭聚合物具有独特的光电性质，广泛应用于光电器件、光伏发电等领域。

共轭聚合物复合材料的结构和性能一、共轭聚合物的概念和特点1.1 共轭聚合物的概念共轭聚合物是一种由透明、高分子量的物质构成的高分子聚合物。

它的共轭结构决定了它在化学、物理和电学上的独特性质。

由于具有高导电性、光电性质，共轭聚合物广泛应用于电子器件、光电器件等领域。

1.2 共轭聚合物的特点共轭聚合物通常具有下列特点： * 具有π电子的共轭结构，有很强的电子云共振现象； * 拓扑构型复杂，通常呈现出无规则、扭曲的形状； * 具有分子内的有序结构； * 具有许多不饱和键。

二、共轭聚合物复合材料的特点2.1 复合材料的定义复合材料是将两种或两种以上的性质不同的材料，通过某种方法，使它们在微观和宏观上有机地结合在一起，形成新的具有优异性能的材料。

2.2 共轭聚合物复合材料的特点共轭聚合物与复合材料的结合，可以形成共轭聚合物复合材料。

共轭聚合物复合材料具有以下特点： * 具有优异的导电性； * 可以改善材料的强度和刚性； * 具有优异的耐热性，能够在高温下工作； * 具有优异的疲劳性能，不易变形和劣化。

三、共轭聚合物复合材料的制备3.1 制备方法制备共轭聚合物复合材料的方法很多，常见有： * 加热挤压法 * 溶胶-凝胶法 *溶剂挥发法 * 压载法 * 喷涂法3.2 制备过程以溶胶-凝胶法为例，其制备过程如下： 1. 制备聚合物溶液与纳米材料混合物；2. 在搅拌条件下，将混合物静置一段时间，形成溶胶；3. 将溶胶置于烤箱中，经过一定温度和时间的处理后，它会凝胶成形； 4. 经过处理后的凝胶进行电子显微镜观察，确定结构和成分是否稳定； 5. 最后，将凝胶样品切割成形，进行结构和性能的测试。

四、共轭聚合物复合材料的应用4.1 在电子领域的应用由于共轭聚合物复合材料具有优异的导电性和光学特性，因此已被广泛用于电子领域，如： * 有机薄膜太阳能电池； * 有机发光二极管； * 有机场效应晶体管。

4.2 在材料领域的应用共轭聚合物复合材料还可以应用于材料领域，如： * 智能高分子材料； * 能量储存器材料； * 生物材料。

共轭高分子材料的制备及应用共轭高分子材料是一种在聚合过程中形成共轭体系的高分子材料。

由于其特殊的电学、光学以及导电性质，共轭高分子材料广泛应用于许多领域，如太阳能电池、有机场效应晶体管、有机发光器件等。

本文将讨论共轭高分子材料的制备方法和应用。

一、制备方法1. 共聚法共聚法是制备共轭高分子材料最常见的方法之一。

该方法通过将含有不同单体的反应物混合，在合适的反应条件下完成聚合反应来制备共轭高分子材料。

其中，常见的共轭单体有噻吩、吡咯、苯乙烯等。

共聚法制备的共轭高分子材料的性能受到聚合物的分子量、共轭单体的比例以及聚合反应的条件等因素的影响。

2. 化学还原法化学还原法利用还原剂将氧化的共轭高分子材料还原为导电的材料。

该方法需要在有机溶剂中将氧化的高分子材料和还原剂混合，并通过搅拌、超声波处理等方法来提高还原效率。

化学还原法的优点在于可以制备高电导率的共轭高分子材料，但缺点是还原剂可能会对聚合物的结构和性能产生影响。

3. 电化学合成法电化学合成法是一种通过电解液中的含有共轭单体的单层或多层膜来合成共轭高分子材料的方法。

在电解液中施加电压会引起共轭单体的聚合反应，通过控制电压和电解液的成分等因素可以制备不同性质的共轭高分子材料。

不同于传统的制备共轭高分子材料的方法，电化学合成法可以制备大面积和均匀的共轭高分子材料。

二、应用1. 太阳能电池共轭高分子材料可以作为太阳能电池的光电转换层。

太阳能电池的光电转换层需要能够吸收太阳光并将其转化为电能。

共轭高分子材料与无机半导体不同，其本身可以吸收太阳光，在光子的激发下，共轭高分子材料中的空穴和电子将分离形成带电的载流子，从而产生电流。

很多共轭高分子材料如聚合物噻吩、聚孔雀绿、聚苯和聚苯乙烯等都被用于太阳能电池的制备。

2. 有机场效应晶体管共轭高分子材料可以作为有机场效应晶体管的半导体材料。

有机场效应晶体管是一种基于有机半导体制造的电子器件，其中半导体材料的电导率是可以控制的。

聚芴吸收光谱聚芴（Polymerized fluorene）是一种高分子化合物，具有优异的电子传输性能和稳定性，因此在有机电子器件中具有广泛的应用潜力。

吸收光谱是研究聚芴分子结构和电子传输性能的重要手段之一。

下面将详细介绍聚芴的吸收光谱。

一、聚芴的结构和性质聚芴是一种以芴单元为基本结构单元的高分子聚合物，芴单元之间通过共价键连接而成。

芴是一种具有稠环结构的有机化合物，其环上连接着苯环和萘环，因此具有较高的电子云密度和共轭程度。

这些结构特点使得聚芴具有优异的电子传输性能和稳定性。

二、聚芴的吸收光谱原理吸收光谱是研究物质吸收光子能量的物理现象。

当光照射在物质上时，物质中的电子会从基态跃迁到激发态，从而吸收光子能量。

不同物质具有不同的能级结构和电子云分布，因此吸收光的波长和强度也不同。

通过测量物质吸收光的波长和强度，可以了解物质的分子结构和电子传输性能。

在聚合物中，吸收光谱通常是由共轭结构的π-π跃迁引起的。

聚芴作为一种共轭高分子，也具有类似的吸收光谱。

其吸收光谱主要集中在紫外-可见光区域，波长范围为300-500nm之间。

聚芴的吸收光谱具有多个吸收峰，每个吸收峰对应于聚芴分子中不同的共轭结构单元的π-π跃迁。

三、聚芴吸收光谱的测量和分析测量聚芴的吸收光谱可以采用紫外-可见光谱仪或分光光度计等仪器。

实验中，将聚芴样品放置在样品池中，通过单色光照射样品并测量透射光强度或反射光强度，从而得到聚芴的吸收光谱。

通过对聚芴吸收光谱的分析，可以获得以下信息：1. 聚芴的共轭结构和电子云分布：通过对吸收光谱的波长和强度进行详细分析，可以推断出聚芴分子中的共轭结构和电子云分布情况。

例如，聚芴分子中的共轭双键数目越多，其吸收峰的波长越长，强度也越高。

2. 聚芴的电子传输性能：聚芴的电子传输性能与其吸收光谱密切相关。

通过研究聚芴吸收光谱中不同峰的能级和跃迁类型，可以了解聚芴在不同能量区域的电子传输性能。

例如，在低能区域（短波长区域）的吸收峰对应于聚芴分子中的局域态，而在高能区域（长波长区域）的吸收峰对应于分子中的扩展态。

第26章有机材料、合成高分子和超分子26.1 复习笔记一、有机共轭材料有机光电功能材料包括小分子和高（大）分子化合物。

大分子化合物是有机共轭分子通过一定形式形成的聚集体。

新型有机共轭分子的合成是该领域创新的基础。

1．导电高分子材料在一定的条件下，有机共轭小分子或高分子材料（通俗地称为塑料）完全可以具有金属的性能，从而变成导体。

对于共轭高分子材料而言，它最简单的结构就是聚乙炔。

反式聚乙炔poly(transacetylene)(PA)的结构顺式聚乙炔的结构30多年来，已经发展了许多此类共轭化合物。

具有代表性的有：聚对苯聚对苯乙炔聚噻吩聚吡咯polypyrrole（PPy）聚苯胺polyaniline（PANi）聚芴polyfluorene（PF）这类材料是一种简单分子形成的长链聚合物或寡聚物，它是由重复的单元链段组成的，而每个单元链段则是由碳碳单键和不饱和共价键（双键或叁键）交替组成的。

这些共轭高分子材料大多具有半导体的特性，它们的导电性是各向异性的。

材料的电学性质是由它的电子结构决定的。

这些轨道与相邻的碳氢原子轨道键合构成了平面型的结构框架。

其余的未成键的p z轨道与这一分子平面垂直，它们相互重叠，形成了类似于一维状态碱金属的长程的π电子共轭体系。

量子力学的计算结果表明这种一维体系是不稳定的，容易发生导体到半导体的相变，也称为Peierls相变。

Peierls相变导致能量最低空轨道（LUMO）和能量最高占据轨道（HOMO）之间产生比较大的能隙，从而使相变后的聚合物不再是良导体。

掺杂是指通过氧化或还原的过程使导电高分子材料存分子结构内发生氧化或还原反应。

其作用机理如下：（1）真空状态（vacuum state）：共轭链（undisturbed conjugation）（2）中性孤子（neutral soliton）：自由基（free radical）（3）正孤子（positive soliton）：碳正离子（carbonium）（4）负孤子（negative soliton）：碳负离子（carbanion）（5）正极化子（positive polaron）：阳离子自由基（radicalcation）（6）负极化子（negative polaron）：阴离子自由基（radicalanion）（7）正双极化子（positive bipolaron）：二价碳正离子（carbodication）（8）负双极化子（negative bipolaron）：二价碳负离子（carbodianion）在掺杂状态下，会产生以上这些载流子，而载流子在材料中的迁移引起电导。