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質子酸摻雜聚苯胺之結構與導電機構的研究
Thesis

質子酸摻雜聚苯胺之結構與導電機構的研究

廖寶琦
Masters, National Tsing Hua University
1987

Abstract

質子酸聚苯胺結構導電機構光譜分析
聚苯胺是一種有機導電性高分子,可以經由電化學法或化學法合成。大體言之,本論文之研究方向有下列三個:(1)對聚苯胺基本導電性質之探討。(2)對聚苯胺結構之探討。利用電子顥微鏡(SEM) 及吸收光譜(Visible╱near-IR╱IR absorpt-ion spectra) 、固態核磁共振分析(Solid-state NMR)、X- 射線光電子光譜分析(XPS) 等光譜分析技術,來探討聚苯胺之結構,並針對不同合成方法和有、無質子酸摻雜之試樣比較。(3)依據(1)(2)中對摻雜現象的研究結果,嘗試提出聚苯胺的導電模式,來說明質子酸在導電機構中所扮演之角色,並將導電模式與光譜數據互相印證。本論文得到下列結論:在導電性質方面一一(1)聚苯胺之導電性7質在空氣中的安定性極佳。(2)質子酸摻雜量對聚苯胺的導電度有絕對的影響。(3)水氣的存在可以略增加聚苯胺的導電度。(4)水氣的存在會影響聚苯胺的EPR圖譜,可能與聚苯胺受水氣影響而增加導電度的原因有關。在結構方面--(5)由IR及□□C-NMR光譜,化學法與電化學法合成之產物有相同的化學構造。(6)由IR光譜,聚苯胺為1,4對位雙取代苯胺聚合體。而□□C-NMR的分析更加證實這個推論。(7)由可見光及近紅外光吸收光譜,發現質子酸摻雜可以使π╱π^*能隙減小,同時提供一個靠近π能帶的摻雜能階,使聚苯胺成為高導電性的p- 型半導體。(8)分析有鹽酸摻雜的XPS N□s內層電子譜線,發現可以分解成兩個高斯波峰,相反的未摻雜時只有一個波峰,如果計算束縛能較高的成分波峰所佔的譜線面積比例,恰等於中子活化分析所測得之摻雜比。(9)IR,XPS 及NMR 光譜均有證據顯示,聚苯胺經質子酸摻雜後π電子密度有少許降低的趨勢,這是由於π能帶產生電洞的結果。在導電機構方面--(10)提出能帶理論模式,可以解釋質子酸摻雜增加導電度的原因,並且由此模式所建立的能圖,能夠與光譜數據互相印證。

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