典型的电子导电高分子的结构
室温电导率 (S/cm) 聚乙炔 10-10~102
聚苯
10-15~102 10-16~101
N N
HБайду номын сангаас
H
N 聚吡咯 N
H
H
N
H
S S S
S 聚噻吩 S
10-8~102
N H
N H
N H
聚苯胺
10-10~102
聚噻吩在生物传感器中的应用
生物传感器是以生物分子为识别元件， 通过生物分子与靶分子之间的特异性反应 来捕获待检测的分析物，然后通过信号转 换元件，将这种特异性反应转换为可检测 的光、电、声、色、热等信号。生物传感 器可用于各种生命物质和化学物质的分析 和检测，它的研究涉及到生物学、信息学、 化学、材料学、物理学等众多学科学。
聚芴（Polyfluorenes (PF)）
聚对苯撑乙烯撑 （Polyparaphenylenevinylenes (PPVs)）
共轭聚合物的合成：
R I2 S HNO3 I S
缩合聚合：聚噻吩 poly(thiophene)
R I MgX2, T HF S n R
Y
Y
+ Na2X
DMF - 2NaY
o
导电碳纤维
电化学聚合：聚吡咯 Poly(Pyrrole)
阳极氧化 N H -e N H
.
自由基偶合 N H
H N
脱质子 -H
+
H N Poly(Pyrrole) N H
共轭聚合物的溶解性
Liquid High solubility
Solid
High solubility
Low Solubility in any organic solvent Almost insoluble in any organic solvent
导电机理和结构特征
载流子在电场作用下发生定向迁移形成电流 电子导电型聚合物的载流子：自由电子或空穴。 有机物中电子的四种状态：
内层电子：受到原子核的强力束缚； 电子：处于两个成键原子间，离域性小； n 电子：杂原子上的孤对电子，没有离域性； 电子：有限的离域；共轭体系增大，离域性增强。
电子导电型聚合物的结构特征：大的共轭电子体系 天然高分子导电体：石墨，平面型共轭结构
2000年诺贝尔化学奖获得者
小知识
2000年10月10日15:15（北京时间 21:15），瑞典皇家科学院宣布，三位科学家 因为对导电聚合物的发现和发展而获得本年度 诺贝尔化学奖。他们是：美国加利福尼亚大学 的艾伦· J· 黑格、美国宾夕法尼亚大学的艾 伦· G· 马克迪尔米德和日本筑波大学的白川英 树。 人们都知道塑料与金属不同，通常情况下， 它是不能导电的。在实际生活中，人们经常将 塑料用作绝缘材料，普通电线中间是铜导线， 外面包着的就是塑料绝缘层。但令人惊奇的是， 荣获今年诺贝尔化学奖的人打破了人们的这个 常规认识。他发现，经过某些方面的更改，塑 料能够成为导体。
特点：
组成共轭体系的原子处于同一平面,共 轭体系的p电子，不只局限于两个原子之间 运动,而是发生离域作用，使共轭体系的分 子产生一系列特征，如分子内能低、稳定 性高、键长趋于平均化，以及在外电场影 响下共轭分子链发生极性交替现象和引起 分子其他某些性质的变化，这些变化通常 称为共轭效应。
两个特点
X n
Y= I, Cl, Br. THF:四氢呋喃 DMF：氮氮二甲基甲酰胺
实例 1
CH CH Ti(OC4H9)4+AlEt3 CH CH n
Cl
Cl
Cl
Cl n n
NH3
+
NH3
+
NaNO2/HCl CuCl CH2 700oC
N N N
n
H2 C C H CN C H CN
H2 C
300 C
聚噻吩不同于其它共轭高分子的柔 性结构，具有特殊性能。当受到热、光 或各种化学、生物化学的刺激时。其构 象会发生变化引起溶液颜色改变，如热 变色、光变色、离子变色和生物变色等。 光照射时，电子受激跃迁，溶液颜色从 紫色变为浅黄色，这与聚噻吩的骨架构 象从共平面向非共平面转化有关。
（plastic-metals） 在90年代人们更多 地考虑了它们的半导体性质 ，使其在光
电领域（如聚合物发光二极管)得到广泛
应用。在21世纪，人们开始研究共轭聚
合物在太阳能电池领域的应用。
常见的共轭聚合物
聚乙炔（Polyacetylenes）
聚双炔（Polydiacetylenes）
聚对苯撑 （Polyparaphenylenes (PPPs)）
共轭聚合物应用领域： 在光学 、电子学、光电、 光子器件、传感 等领域得到广 泛应用。比如：发光二极管, 薄 膜晶体管, 光伏打电池也称为太 阳能电池和塑料激光器等。
共轭聚合物研究的发展历程
在20世纪70和80年代，研究共轭
聚合物（也称为有机金属 organic
metals) 的目的是获得塑料金属
Conjugated Polymer
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要点：
1、共轭效应的概念 2、共轭高分子材料 3、共轭高分子材料的特点 4、共轭高分子材料的应用★
共轭效应
是指两个以上双键(或三键)以单键 相联结时所发生的 电子的离位作用。共 轭效应，由于形成共轭π键而引起的分子 性质的改变叫做共轭效应。英戈尔德， C.K.称这种效应为仲介效应，并且认为， 共轭体系中这种电子的位移是由有关各 原子的电负性和 p 轨道的大小(或主量子 数)决定的。据此若在简单的正常共轭体 系中发生以下的电子离位作用： (例如： 聚乙烯、1,4-二丁烯)。
CH2=CH2，π键的两个π电子的运动 范围局限在两个碳原子之间，这叫做定域 运动。 CH2=CH-CH=CH2中，可以看作两个 孤立的双键重合在一起，π电子的运动范围 不再局限在两个碳原子之间，而是扩充到 四个碳原子之间，这叫做离域现象。
三、共轭聚合物 （Conjugated polymers) 共轭聚合物定义：共轭聚合物是一类有机 半导体 （organic semiconductors）甚至可 以是有机导体 (organic conductors)。共轭 聚合物是一类不饱和的聚合物，在其主链上 所有的原子都是sp- 或 sp2-杂化的. 共轭聚合 物在本征态、中性状态都是绝缘体或者是宽 带隙半导体，只有在掺杂后才能成为导体。