聚(4-乙烯 啶)鹽系列作為導電性高分子之研究

Abstract

本研究以聚(4- 乙烯 啶) 為基材, 摻雜不同含量的CrO /HCl, 澗金屬鹵化物MX(M : Li , Na , K ;X : Cl , I )與烷基碘化物RI(R:H, CH , C H , n-C H , iso -C H )而製備固態高分子電解質。當以LiCil, LiI, NaI, KI 為摻雜物時, 導電度隨 摻雜量增加而達一最大值, 而後有下降的趨勢。相同摻雜量下, LiCl、LiI、NaI、KI 之晶格能愈小, 其與高分子基材形成之複合物的導電度愈大。一系列固態高分子電解 質中以P4VP.KI 於293°K下, 摻雜量為0.5(摻雜量=[KI]/[4- 乙烯 啶單體單位])時 , 有最高導電度=6.12×10 S/cm。導電度對溫度倒數之關係曲線合於VTF 方程式。熱 分析顯示摻雜量或陽離子半徑或陰離子半徑愈大, 則固態高分子電解質之Tg愈高。由 IR光譜, WAXD, SEM 與導電度測定之實驗證據證明除了以NaCl, KCl 為摻雜物外, 其 餘摻雜物均可與P4VP形成複合物。另外根據硬鹼易與硬酸反應, 軟鹼易與軟酸反應之 觀念, 鹽類之陰離子半徑愈小, 陰離子半徑愈大則愈容易與高分子基材形成複合物。 無定形之高分子基材可因純鹽之加入而呈現不同之結晶度, 且形成複合物者, 若結晶 度愈小, 則導電度愈大。P4VP .(CrO /HCl)、P4VP.LiCl、P4VP.LiI、P4VP.NaI、P4- VP.KI、P4VP.HI、P4VP.CH I、P4VP.C H I 遵循線性歐姆定律, 有成為實用化之導電 高分子的可能。摻雜物之陽離子團愈大, 愈易便固態高分子電解質形成裂縫, 其機械 性質將較差, 由SEM 看出P4VP.(CrO /H O )、P4VP.C H I、P4VP.n-C H I 、P4VP.i- so-C H I即是。