收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

导电聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合物的合成及基于有机表面的图案化

梁杰  
【摘要】: 聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)因其特有的高电导率,高稳定性和掺杂态的高透明性等优点,在抗静电涂层、导电薄膜、电致发光器材、有机电容器、电致变色器材、光伏电池、有机发光二极管和有机传感器等诸多方面都有广泛的应用前景。但本征PEDOT由于不溶于任何溶剂,也不能熔融,因而不能对其进行有效的加工,这一缺陷严重影响了它的应用。PEDOT/PSS体系虽能分散在水中,并能用旋涂、浸涂、印刷等多种方法涂覆于金属、半导体等材料表面,但由于其固有的强酸性以及不耐水等因素,会对基体造成污染而降低了性能,并且与材料表面的粘接性也存在问题。本课题提出探索新的聚合方法及新聚合体系来改善PEDOT加工性的问题。主要工作如下: 1、以乙腈-水混合溶液为溶剂,三氯化铁为氧化剂,用原位氧化聚合法制备聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚丙烯柔性透明复合导电薄膜。聚合过程分为两步进行:(1)通过表面受限光催化氧化法(CPO)在聚合物基底表面引入-SO4-基团;(2)原位沉积制备PEDOT复合导电薄膜。以双轴拉伸聚丙烯薄膜为模型基底,通过控制反应条件得到了厚度约为20nm、对可见光的透过率超过90%、电导率超过300S/cm的高透明性、高导电性复合PEDOT薄膜。制得的PEDOT复合薄膜具有纳米微纤的形貌,并且通过控制反应条件,如混合溶剂中的含水量、反应物浓度、FeCl3溶液的放置时间,可以调节形貌。实验结果证实PEDOT的聚合反应动力学在形貌的控制方面起主导作用。XPS结果说明通过CPO处理引入的-SO4-能引导PEDOT在BOPP表面的沉积,在BOPP表面上-SO4-是沉积的PEDOT的主要掺杂剂;3M胶带的拉撕结果证明CPO处理引入的-SO4-也能提高PEDOT与基底之间的粘接性。在进行CPO处理时使用掩模可以在表面上形成亲疏水区域组成的图案,沉积PEDOT后再用3M胶带撕扯可以制得由PEDOT形成的微图案。 2、分别在2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸(BP-4)的水-乙酸溶液、H2SO4的水-乙酸溶液和纯水溶液中通过原位聚合合成PEDOT-MWCNT复合物。SEM结果说明在BP-4和H2SO4的水-乙酸溶液中能够得到复合效果较好的PEDOT-MWCNT复合物。所得的PEDOT-MWCNT复合物的表面形貌随反应物中EDOT和MWCNT的用量之比而发生变化。在BP-4的水-乙酸溶液中,当EDOT用量大于MWCNT用量的1/2时可生成表面由PEDOT微纤堆积而成的纳米管复合物;而当EDOT的量小于MWCNT的1/4时则生成PEDOT包覆均匀的PEDOT-MWCNT复合物。电子衍射图说明具有纳米微纤形貌的纳米管复合物是通过PEDOT与MWCNT之间的超分子作用堆积而成,是无定型态;PEDOT均匀包覆的纳米管复合物是由PEDOT在MWCNT表面上生长而成,具有一定结晶结构。而这种表面形貌的变化与聚合反应的溶剂和反应温度也有关。实验结果证明PEDOT的聚合动力学对表面形貌的变化起控制作用。MWCNT在复合体系中对PEDOT纳米微纤的堆积和在MWCNT表面的生长起模板作用。FTIR、UV-Vis、XRD的结果都说明在产物中存在PEDOT。XPS结果显示PEDOT-MWCNT的复合物中还残存有少量溶剂分子,如乙酸和BP-4,它们主要是作为PEDOT的掺杂剂。PEDOT-MWCNT的电导率比纯的PEDOT大得多,而具有PEDOT纳米微纤表面形貌的纳米管复合物则具有更高的电导率,这应与PEDOT纳米微纤在MWCNT表面上取向性的堆积方式有关。经与PEDOT复合后,MWCNT在水中的分散性得到一定程度的改善,这为其在电子元器件等方面的应用提供了可能。 3、用P(SS-BA)共聚物为掺杂剂合成了水溶性PEDOT/P(SS-BA)复合物。IR和UV-Vis光谱都说明与PEDOT形成的复合物中有BA组分存在。从电导率测试结果可见,向PSS中加入BA共聚组分是提高与PEDOT复合物电导率的一个有效的方法。对于原料中质量分率为40%的BA制成的复合物,其电导率比PEDOT/PSS高40倍。SEM显示含有BA组分的PEDOT/P(SS-BA)复合物成膜均匀,且随BA含量的增加,成膜时的颗粒增大,这是电导率提高的原因之一。XPS的测试结果说明含有BA组分的PEDOT/P(SS-BA)复合物中含有更多的PEDOT,涂膜时将会形成更多富集PEDOT的区域,这是使电导率提高的另一原因。旋涂在ITO上的复合物膜的AFM测试结果表明PEDOT/P(SS-BA)有较好的成膜性,可以形成较为平整的膜,平均粗糙度为6.71nm。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 杜续生,佘平平,汪正浩;PEDOT膜修饰电极对对苯二酚及邻苯二酚的电催化研究[J];北京师范大学学报(自然科学版);2005年02期
2 郑华靖;蒋亚东;徐建华;杨亚杰;应智花;;多孔模板法制备PEDOT气体敏感性的研究[J];电子科技大学学报;2009年03期
3 钱先锋;李寒旭;丁立明;武成利;;新型有机导电发光材料聚乙撑二氧噻吩的研究现状[J];化工新型材料;2005年12期
4 张莎;孙东成;;导电聚氨酯分散体的制备及应用[J];广州化工;2010年04期
5 陶益杰;郑文伟;程海峰;刘东青;;电致变色导电聚合物PEDOT的研究进展[J];材料导报;2010年13期
6 郑华靖;徐建华;蒋亚东;杨亚杰;;反向胶束法制备PEDOT纳米粒子气体敏感性的研究[J];功能材料;2010年02期
7 齐英群,王铁军,胡秀杰,陈萍;真空条件下自组装PEDOT/PSS-ZnO纳米线[J];科学通报;2005年14期
8 钱先锋;李寒旭;丁立明;荚江霞;;3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)的新合成方法[J];化工新型材料;2007年02期
9 孙东成;张莎;;基于聚氨酯的PEDOT核壳分散体的制备及应用[J];化工新型材料;2010年S1期
10 许怡赦,陈国鼎,周金运;电化学处理对Π共轭聚合物阳极特性的改善[J];广东工业大学学报;2004年03期
11 杨文耀;马腾双;李璐;徐建华;杨亚杰;蒋亚东;毛云武;;聚合物阴极钽电解电容器被膜技术研究[J];功能材料;2011年03期
12 ;国外动态[J];现代化工;2003年10期
13 郑华靖;蒋亚东;徐建华;杨亚杰;;修饰LB膜法制备聚3,4-乙烯二氧噻吩薄膜的光电性能[J];功能材料;2010年09期
14 郑华靖;蒋亚东;徐建华;杨亚杰;;修饰LB膜法制备聚3,4-乙烯二氧噻吩薄膜[J];化学学报;2010年16期
15 郑华靖;蒋亚东;徐建华;杨亚杰;;修饰Langmuir-Blodget膜法制备聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)薄膜结构和导电性能的研究[J];高分子学报;2010年08期
16 申亮,徐景坤,洪啸吟;导电高分子在抗静电领域中的应用[J];中国皮革;2004年13期
17 ;导电涂料[J];涂料技术与文摘;2004年04期
18 田仁玉,阳仁强,杨伟,彭俊彪,曹镛;芴与硒吩共聚物的光致发光与电致发光研究[J];化学通报;2004年01期
19 ;特种纤维及其他合成纤维[J];化纤文摘;2005年01期
20 ;特种纤维及其他合成纤维[J];化纤文摘;2004年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 韩永芹;申明霞;吴英;丁兵;张校刚;;氧化还原活性PEDOT水凝胶的制备及电化学性能[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
2 陶益杰;程海峰;郑文伟;张朝阳;刘东青;;聚合电位对PEDOT薄膜电致变色性能的影响[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第二卷)[C];2011年
3 许英涛;李昕;李小宁;王锐;杨中开;;分子取向对PEDOT/PSS-PvA复合纤维导电性能的影响[A];“力恒杯”第11届功能性纺织品、纳米技术应用及低碳纺织研讨会论文集[C];2011年
4 吴丹;陈立桅;;高导电PEDOT的气相聚合及其应用[A];中国化学会第27届学术年会第05分会场摘要集[C];2010年
5 董子尧;李昕;;纳米TiO_2-CeO_2在大面积电致变色器件中的应用[A];“力恒杯”第11届功能性纺织品、纳米技术应用及低碳纺织研讨会论文集[C];2011年
6 许千树;;Molecular Design of Low Band Gap Conjugated Polymers for Photovoltaics Application[A];2010年海峡两岸高分子学术研讨会论文摘要集[C];2010年
7 朱文清;蒋雪茵;张志林;孙润光;许少鸿;;有机电致发光器件中的阳极界面修饰的特点与类型[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年
8 丁娉;邹应萍;刘波;杨苗;彭博;潘春跃;;一种高迁移率窄带隙聚合物在太阳能电池上的应用[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
9 李利亚;韩杰;郭荣;;一维聚苯胺负载棒状纳米二氧化锰的制备及其在电化学电容器上的应用[A];中国化学会第28届学术年会第12分会场摘要集[C];2012年
10 戴庭阳;陆云;;高强度电活性多重网络复合水凝胶的制法及性能研究[A];全国第八届有机固体电子过程暨华人有机光电功能材料学术讨论会摘要集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李蛟;PEDOT:PSS薄膜的掺杂改性及其在有机太阳能电池中的应用研究[D];中国海洋大学;2010年
2 吕仁亮;聚噻吩与多糖类天然高分子复合物的研究[D];上海交通大学;2011年
3 梁杰;导电聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合物的合成及基于有机表面的图案化[D];北京化工大学;2010年
4 文阳平;电子型导电高分子生化传感器的构建及其农业应用基础研究[D];江西农业大学;2013年
5 茆卉;聚3,4-乙撑二氧噻吩及其复合物微/纳米结构的构筑与电催化性质研究[D];吉林大学;2011年
6 王杰;电化学合成聚吡咯膜的电学性能与应用[D];西安交通大学;2008年
7 杨亚杰;导电聚合物纳米材料的制备及特性研究[D];电子科技大学;2007年
8 刘树萍;多酸型电致变色材料的性能调控[D];东北师范大学;2011年
9 王安苗;多孔碳材料的制备及在储氢、储电和催化中的应用[D];华东理工大学;2011年
10 蒋丰兴;新型碳复合材料负载贵金属纳米粒子催化剂的制备及其电催化性能研究[D];苏州大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭亚芳;聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)的制备及电化学性能的研究[D];天津大学;2010年
2 王树萍;可降解导电PEDOT/PLLA支架的制备及其性能研究[D];大连理工大学;2013年
3 张莎;导电聚合物PEDOT分散体的制备及其在抗静电涂料中的应用研究[D];华南理工大学;2010年
4 刘晓媛;乳液聚合制备低维导电聚合物聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)[D];北京化工大学;2012年
5 江杰清;聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)的乳液聚合及其性能研究[D];天津大学;2012年
6 杨晶;PEDOT:PSS导电行为调控及神经网络模拟[D];清华大学;2012年
7 王之顺;基于PEDOT:PSS材料的阻变存储器的制备与性能研究[D];清华大学;2012年
8 尹川;静电纺丝制备PVA/PEDOT:PSS/DMSO导电纳米纤维[D];华中科技大学;2013年
9 王岩;基于聚合物阳极的有机电致发光器件研究[D];吉林大学;2013年
10 表会川;掺杂聚(3,4-二氧乙烯基噻吩)在发光器件中的应用[D];北京交通大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 刘霞;结晶铜让聚合物结构紧密有序[N];科技日报;2010年
2 常丽君;新技术能将太阳能电池印在纸上[N];科技日报;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978