CN109627700B - 一种高导电pedot∶pss膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于PEDOT∶PSS膜制备技术领域，公开一种高导电PEDOT∶PSS膜的制备方法。包括如下步骤：（1）、在冰浴条件下，配制浓度为0.1‑1mol/L的NIPAM单体溶液；（2）、室温环境中，向PEDOT∶PSS水分散液中加入步骤（1）所得NIPAM单体溶液，混合均匀；其中，PEDOT∶PSS水分散液和NIPAM单体溶液的体积比为（1‑10）∶1；（3）、将步骤（2）所得混合液转移到器皿中，干燥成膜。本发明制得的导电薄膜的电导率提高不小于30倍，大大提高了其导电性能，对采用其制备的电学器件的性能的提升也很重要。

Description

一种高导电PEDOT∶PSS膜的制备方法
技术领域
本发明属于PEDOT∶PSS膜制备技术领域，具体涉及一种高导电PEDOT∶PSS膜的制备方法。
背景技术
PEDOT∶PSS具有良好的导电性、生物相容性和可加工性等优点被广泛地应用于超级电容器、太阳能电池、热电材料、有机发光二极管、触摸屏和电子纸等领域。尤其在柔性电子器件领域，PEDOT∶PSS有望取代ITO成为下一代柔性器件的衬底或者电极材料，但一般需要DMF、DMSO、离子液体、表面活性剂等来提高其导电性，并且导电的提升的机理一直都有争议。研究和寻找提高PEDOT∶PSS导电性的方法，不仅有利于PEDOT∶PSS导电性的提升，更对PEDOT∶PSS的实际应用和使用PEDOT∶PSS制备的器件的性能的提升尤为重要。特别地，通过实际的发明应用去促进基础科学的发展，使人们更加深刻的了解导电聚合物的导电机理也是很必要的。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种高导电PEDOT∶PSS膜的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种高导电PEDOT∶PSS膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）、在冰浴条件下，配制浓度为0.1-1mol/L的NIPAM单体溶液；
（2）、室温环境中，向PEDOT∶PSS水分散液中加入步骤（1）所得NIPAM单体溶液，混合均匀；其中，PEDOT∶PSS水分散液和NIPAM单体溶液的体积比为（1-10）∶1；
（3）、将步骤（2）所得混合液转移到器皿中，干燥成膜。
较好地，PEDOT∶PSS水分散液的固含量为1.0-1.3%，PEDOT∶PSS水分散液中PEDOT和PSS的重量比为1∶2.5。
较好地，干燥成膜的温度为60-80℃。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明是第一个采用含有双键的极性小分子单体来提升PEDOT∶PSS导电性的；此方法不仅可以提高PEDOT∶PSS的成膜性，而且经过测试，本发明制得的导电薄膜的电导率提高不小于30倍，大大提高了其导电性能，对采用其制备的电学器件的性能的提升也很重要。
附图说明
图1：实施例2和对照例1制备的PEDOT∶PSS膜的导电性的对比图。
图2：实施例3和对照例2制备的PEDOT∶PSS膜的导电性的对比图。
图3：实施例2和对照例1制备的PEDOT∶PSS膜的Raman 光谱表征。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。
下面实施例以及对照例中的PEDOT∶PSS水分散液购自Heraeus公司，规格：固含量1.0-1.3%（质量百分比）， PEDOT和PSS的重量比为1∶2.5。
实施例1
一种高导电PEDOT∶PSS膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）、在冰浴条件下，在烧杯中加入3 mmol的NIPAM和10mL的水，磁力搅拌均匀，搅拌速度800r/min，搅拌时间60min，配制成浓度0.3mol/L的NIPAM单体溶液；
（2）、室温环境中，向样品瓶中加入9mL的PEDOT∶PSS水分散液并磁力搅拌均匀，搅拌速度800r/min，搅拌时间30min；
（3）、向步骤（2）所得PEDOT∶PSS水分散液中按体积比3∶1加入3mL步骤（1）所得NIPAM单体溶液，磁力搅拌均匀，搅拌速度800r/min，搅拌时间60min；
（4）、将步骤（3）所得混合液转移到蒸发皿中，在60℃真空烘箱中加热干燥成膜。
实施例2
一种高导电PEDOT∶PSS膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）、在冰浴条件下，在烧杯中加入5 mmol的NIPAM和10mL的水，磁力搅拌均匀，搅拌速度800r/min，搅拌时间60min，配制成浓度0.5mol/L的NIPAM单体溶液；
（2）、室温环境中，向样品瓶中加入9mL的PEDOT∶PSS水分散液并磁力搅拌均匀，搅拌速度800r/min，搅拌时间30min；
（3）、向步骤（2）所得PEDOT∶PSS水分散液中按体积比3∶1加入3mL步骤（1）所得NIPAM单体溶液，磁力搅拌均匀，搅拌速度800r/min，搅拌时间60min；
（4）、将步骤（3）所得混合液转移到蒸发皿中，在60℃鼓风烘箱中加热干燥成膜。
实施例3
一种高导电PEDOT∶PSS膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）、在冰浴条件下，在烧杯中加入5 mmol的NIPAM和10mL的水，磁力搅拌均匀，搅拌速度800r/min，搅拌时间60min，配制成浓度0.5mol/L的NIPAM单体溶液；
（2）、室温环境中，向样品瓶中加入9mL的PEDOT∶PSS水分散液并磁力搅拌均匀，搅拌速度800r/min，搅拌时间30min；
（3）、向步骤（2）所得PEDOT∶PSS水分散液中按体积比15∶1加入0.6mL步骤（1）所得NIPAM单体溶液，磁力搅拌均匀，搅拌速度800r/min，搅拌时间60min；
（4）、将步骤（3）所得混合液转移到蒸发皿中，在80℃鼓风烘箱中加热干燥成膜。
对照例1
一种PEDOT∶PSS膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）、室温环境中，向样品瓶中加入9ml的PEDOT∶PSS水分散液并磁力搅拌均匀，搅拌速度800r/min，搅拌时间30min；
（2）、向步骤（1）所得PEDOT∶PSS水分散液中按体积比3∶1加入3mL去离子水，磁力搅拌均匀，搅拌速度800r/min，搅拌时间60min；
（3）、将步骤（2）所得混合液转移到蒸发皿（与实施例2同规格）中，在60℃鼓风烘箱中加热干燥成膜。
对照例2
一种PEDOT∶PSS膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）、室温环境中，向样品瓶中加入9ml的PEDOT∶PSS水分散液并磁力搅拌均匀，搅拌速度800r/min，搅拌时间30min；
（2）、向步骤（1）所得PEDOT∶PSS水分散液中按体积比15∶1加入0.6mL去离子水，磁力搅拌均匀，搅拌速度800r/min，搅拌时间60min；
（3）、将步骤（2）所得混合液转移到蒸发皿（与实施例3同规格）中，在80℃鼓风烘箱中加热干燥成膜。
图1是本发明实施例2（B）和对照例1（A）所制备的PEDOT∶PSS膜的导电性的对比图，电阻从458Ω降低为10.5Ω，导电性至少提高了30倍。
图2是本发明实施例3（B）和对照例2（A）所制备的PEDOT∶PSS膜的导电性的对比图，电阻从462Ω降低为218.7Ω，导电性提升不到三倍。
图3是本发明实施例2和对照例1所制备的PEDOT∶PSS膜的Raman 光谱表征，1425cm-1处拉曼峰的蓝移表明：PEDOT从苯式构象变为醌式构象，从而导电性得到提升。

Claims (3)

1.一种高导电PEDOT∶PSS膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）、在冰浴条件下，配制浓度为0.1-1mol/L的NIPAM单体溶液；
（2）、室温环境中，向PEDOT∶PSS水分散液中加入步骤（1）所得NIPAM单体溶液，混合均匀；其中，PEDOT∶PSS水分散液和NIPAM单体溶液的体积比为（1-10）∶1；
（3）、将步骤（2）所得混合液转移到器皿中，干燥成膜。
2.如权利要求1所述的高导电PEDOT∶PSS膜的制备方法，其特征在于：PEDOT∶PSS水分散液的固含量为1.0-1.3%，PEDOT∶PSS水分散液中PEDOT和PSS的重量比为1∶2.5。
3.如权利要求1所述的高导电PEDOT∶PSS膜的制备方法，其特征在于：干燥成膜的温度为60-80℃。
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