聚合物(PEDOT)的合成方法介紹

    自從shirakawa et al發(fā)現(xiàn)了聚乙Q具有高導(dǎo)電率后，導(dǎo)電聚合物這個(gè)領(lǐng)域已引起了科學(xué)家的廣泛興趣。（XinyuJiang,ShanglongPeng*,etal。經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，導(dǎo)電聚合物已經(jīng)成為一門較為成熟的跨學(xué)科綜合研究領(lǐng)域，重量輕、可加工性好，抗腐蝕和導(dǎo)電性是這類物質(zhì)的特點(diǎn)。在眾多導(dǎo)電聚合物中，聚(3，4一乙撐二氧S吩)(簡(jiǎn)稱為PEDT)

導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電機(jī)理

聚合物分子導(dǎo)電應(yīng)具備的必要條件是：分子鏈應(yīng)該是一個(gè)大竹共軛體系(共軛雙鍵或共軛與帶有未成鍵P軌道的雜原子N、s等偶合)與金屬導(dǎo)電需要自由電子和供電子運(yùn)動(dòng)的軌道一樣，聚合物的導(dǎo)電也需要有電荷載體和可供電荷載體自由運(yùn)動(dòng)的分子軌道，由于大多數(shù)聚合物本身不具有電荷載體，導(dǎo)電聚合物的所必需的電荷載體是由”摻雜”過(guò)程提供的。12EL-P3155耐高溫，高濕，UV光LED背光，增強(qiáng)穩(wěn)定性35014>。關(guān)于摻雜后導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電機(jī)理，目前比較成熟的觀點(diǎn).

主鏈具有共軛或大仃結(jié)構(gòu)的聚合物，在理想狀態(tài)下，電子在整個(gè)主鏈或共軛鏈段上離域，單體的分子軌道相互作用，g占有軌道形成價(jià)帶，D空軌道形在導(dǎo)帶，在不考慮熱運(yùn)動(dòng)及光躍遷時(shí)，價(jià)帶層完全充滿電子，導(dǎo)帶層全空，價(jià)帶層與導(dǎo)帶層之間存在能隙 ，因此它們的導(dǎo)電性通常很低，摻雜過(guò)程相當(dāng)于把價(jià)帶中的一些能量較高的電子氧化掉、從而產(chǎn)生空穴(陽(yáng)離子自由基)，其能量介于價(jià)帶層與導(dǎo)帶層之間，由于陽(yáng)離子自由基以極化周圍介質(zhì)的方式來(lái)穩(wěn)定自已，因此也稱為極化子。將摻雜的PEDOT∶PSS薄膜作為緩沖層應(yīng)用于聚合物電池(ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶PCBM/LiF/Al)中,發(fā)現(xiàn)高電導(dǎo)率的PEDOT∶PSS降低了器件的串聯(lián)電阻,增加了器件的短路電流,從而提高了器件的性n。如果對(duì)共軛鏈進(jìn)行重?fù)诫s，則可能在極化分子的基礎(chǔ)上形成雙極化子或雙極子帶，極化子和雙極化子可能過(guò)雙鍵遷移沿共軛傳遞，從而使聚合物導(dǎo)電。上述導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電機(jī)理是建立在無(wú)機(jī)半導(dǎo)體價(jià)帶理論基礎(chǔ)之上的，雖然能夠很好的解釋導(dǎo)電聚合物的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但是是否完全真實(shí)反映了導(dǎo)電聚合物的機(jī)理尚待進(jìn)一步研究。

PEDOT以旋涂或者澆鑄成膜得到的電導(dǎo)率可達(dá)550S/cm，用氣相聚合法得到的聚合物更能達(dá)到1000S/cm。

　　PEDOT分散液的粘度實(shí)表征鍍膜后穩(wěn)定性的重要參數(shù)，粘度可在0.1-1000mPa?s（在20℃和100S-1的剪切速率下用流變儀測(cè)定），粘度j為40-150mPa?s.

　　實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)PEDOT粒徑明顯降低時(shí)，其粘度和“掛壁”現(xiàn)象明顯增大。國(guó)外文獻(xiàn)和均表明，超高壓均質(zhì)是降低PEDOT粒徑的金方法。通過(guò)超高壓均質(zhì)這樣一個(gè)手段，能夠改善樣品性能從而使應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。

　　實(shí)驗(yàn)設(shè)備：ATS高壓均質(zhì)機(jī)，光散射粒度儀

　　樣品：PDEOT：PSS分散液

　　含量：固含量3-5%PH值為1

　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩a(chǎn)品粒徑降低至100nm以下

　　評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)：

　　1.樣品充分分散后，應(yīng)呈現(xiàn)類似“膠體”狀流動(dòng)狀態(tài)，粘度增大

　　2.導(dǎo)電性能需達(dá)到產(chǎn)品需求

　　3.粒徑分布均一，涂布成膜后均勻穩(wěn)定

　　基本實(shí)驗(yàn)流程：

　　1.將冷水機(jī)溫度設(shè)置為-5℃，待溫度充分降低之后，可開(kāi)始準(zhǔn)備均質(zhì)處理

　　2.低壓800bar處理三遍取樣，高壓1000bar處理五遍取樣，高壓1500bar處理五遍取樣

　　3.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意隨著均質(zhì)處理溫度升高，如果冷水機(jī)溫度不能滿足實(shí)驗(yàn)要求，應(yīng)暫停實(shí)驗(yàn)或更換冷水機(jī)和換熱設(shè)備

　　實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

　　1.隨著均質(zhì)壓力和次數(shù)的增加，樣品的顏色有一定程度的變淺

　　2.均質(zhì)前的沉淀物，均質(zhì)之后靜置后樣品狀態(tài)穩(wěn)定不沉淀

　　3.均質(zhì)處理后，樣品溫度會(huì)略微升高，此時(shí)在試管中的流動(dòng)狀態(tài)仍為液體。靜置后溫度降低，“粘壁”現(xiàn)象會(huì)較為明顯。

由于導(dǎo)電高分子聚（3，4-亞二氧噻吩）：聚磺酸（PEDOT：PSS）具有良好的生物相容性、高導(dǎo)電性和水穩(wěn)定性，近年來(lái)在各種功能器件中被廣泛應(yīng)用?；赑EDOT:PSS電極的柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池進(jìn)展有機(jī)太陽(yáng)能電池（Organicsolarcells，OSCs）具有柔性﹑輕薄﹑成本低以及可印刷和卷對(duì)卷制造的巨大優(yōu)勢(shì)，引起了廣泛的關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，PEDOT:PSS可直接開(kāi)發(fā)出與人體接觸的軟生物電子器件，因?yàn)槠涔逃腥嵝詢?yōu)于無(wú)機(jī)材料。但是大多數(shù)生物電子設(shè)備仍然依賴于薄膜形式的PEDOT：PSS，而它們?cè)谖锢砗土W(xué)上均與生物組織不同。因此，建立具有類組織特性的基于PEDOT：PSS的生物電子界面，將極大地促進(jìn)其在軟生物電子領(lǐng)域的應(yīng)用。