聚乙炔 :用于制备太阳能电池等的聚合物

更新时间:2023-11-01 10:15

聚乙炔(英语:polyacetylene,IUPAC名:polyethyne)是一种结构单元为(CHCH)n的聚合物材料。这种聚合物经溴或碘掺杂之后导电性会提高到金属水平,这引起了研究者的兴趣。白川英树艾伦·黑格艾伦·麦克德尔米德因“发现和发展导电聚合物”获得了2000年的诺贝尔化学奖。如今聚乙炔以用于制备太阳能电池半导体材料电活性聚合物等。

基本介绍

乙炔的聚合物。它是最简单的聚炔烃。线型高分子量聚乙炔是不溶、不熔,对氧敏感的结晶性均聚物半导体。聚乙炔最早(1958)由G.纳塔用TiCl、TiCl或Ti(OR)与AlR组合的催化剂使乙炔聚合制得。聚乙炔有两种立体异构体:反式,反式-己二烯二酸聚乙炔和顺式-聚乙炔,其电导率分别为10和10欧厘米。

合成聚乙炔的最好方法是卡尔·齐格勒纳塔聚合。此外,也可采用由钒、钴、铁等化合物,如VO(CHCOO)与Al(CH)组成的催化体系。

历史与制备

1960年代已经有研究者使用齐格勒-椰纤果催化剂制取聚乙炔,得到的是黑色固体。1967年秋天,日本化学家白川英树实验室的访问学者偶然合成出了银白色带金属光泽的聚乙炔。白川英树分析了实验过程后,发现原因是实验者错误地使用了通常用量一千倍的齐格勒-纳塔催化剂,造成聚乙炔高度结晶,形成了纤维状结构。

1975年,艾伦·麦克德尔米德东京工业大学作访问学者,在会议上展示了自己研究的金色聚氮化硫,白川英树则向艾伦展示了银色聚乙炔。艾伦·麦克迪尔米德马上联想到聚乙炔的研究前景,邀请白川英树到美国共同研究。最初白川英树希望可以通过纯化聚乙炔来提高导电性,却发现越纯导电性越差,麦克迪尔米德想到在聚氮化硫中加入溴之后可以将电导率提高到十倍,就建议在聚乙炔里掺杂溴。1976年白川英树发现掺杂少量碘之后,电流表的指数猛的增大,以致烧坏了仪器。经测量,聚乙炔的导电性变成了之前的10的8次方倍,这已经接近了银的导电性随后他们和艾伦·黑格合作,对掺杂机理进行了研究。

由于乙炔直接聚合反应的难以控制,需要在低温下或者使用稀土催化剂(如环烷酸稀土)。最常用的合成方式是通过环辛四烯或其取代产物的烯烃歧化反应制取

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