碳纳米管巴基纸导电聚合物复合电极的制备(6)
根据能带理论可知，聚合物要具有高的导电性，必须满足两个条件：(1)大分子的分子轨道能强烈的离域：(2)大分子链上的分子轨道间能够相互重叠。而共辘聚合物恰恰能满足上述条件，这类聚合物的主链是由单键和双键交替组成的重复单元，这种排列使沿分子主链的成键及反键分子轨道非定域化，也就是说共扼链上P电子可以在整个分子链上离域，产生载流子并能输送载流子，从而实现其导电性。
1．导电聚合物的载流子
物质导电的必要条件是具有实现电荷转移的载流子，在一定电场下载流子作定向运动才形成了电流。众所周知，金属的载流子是自由电子，无机半导体的载流子是电子或空穴。然而导电高聚物的载流子却是由孤子，极化子和双极化子等构成的。所谓孤子是一种不同于自由电子和空穴，不具有自旋特性的带电粒子；而极化子则是当导电聚合物分子链被氧化掺杂而形成的自由基一正离子对。随着导电聚合物氧化程度的进一步提高，相邻两极化．子的自由基会结合产生新键，从而大部分形成正离子一正离子对，称为双极化子。一般来说，极化子和双极化子的含量越多，导电聚合物的电传导性越好。
2．载流子的传输方式
在导电聚合物中，载流子的运动及电子的传输至少存在着二种方式。第一种是在分子链内的传导：极化子和双极化子等载流子在链上移动，这种方式的传输障碍最小，是在同一聚合物链内进行的，所需的能量最少。第二种传输方式是载流子在分子链间的传导；载流子在两个相邻的不同的聚合物链间进行电荷的交换和转移，这种传输方式又被称为电子跳跃，由于是在链与链之间进行跳跃，电荷传输障碍较大。最后一种是在聚合物聚集体颗粒间的传导：因为导电聚合物内部结构并不是完全均匀的，还存在着宏观上的聚合物颗粒之间的电荷转移，这是导电聚合物整体导电所需的而这种方式由于转移所需跨越的尺度最大，因此所需的能量最高。一般所测定的导电聚合物的电导率实质上是上述三种传导方式综合作用的表观结果。
聚吡咯材料由于好的环境稳定性、合成方法简单和高导电率等性质使得它更有希望进行商业化。可以按照不同导电应用要求，进行不同程度的掺杂。例如为了得到聚毗咯材料的光电化学性质，就必须使其处于半导体状态，这时，聚吡咯掺杂的程度较低。而在用于电极的吡咯材料则要求其用作电池的正极，此时对应的吡咯材料处于高掺杂状态，对应于膜的导电状态。而在电子器件中作为开关作用的导电聚合物则要求其在导电状态与绝缘状态之间迅速转换，这样除了要求导电聚合物具有可逆的掺杂和脱掺杂过程外而且要求其有快速的响应速度。
1.4 本文的研究思路和内容
本文以单壁碳纳米管（SWNTs）为原料，混酸进行处理后，利用抽滤法制备成巴基纸。然后采用脉冲法将聚吡咯修饰在巴基纸表面。利用扫描电镜观察电极表面的形貌变化，利用伏安循环法和恒电流充放电测试表征电极的电化学性能。
工作内容如下：
1. 了解超级电容器电极材料的研究现状；
2. 掌握碳纳米管巴基纸的制备方法与导电聚合物物修饰工艺；
3. 对修饰电极进行电化学信号的表征，研究巴基纸电极的结构与导电机理。
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