导电聚合物PEDOT的制备及导电性能.docx

Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－５０６０．２０１２．１１．０２４导电聚合物ＰＥＤＯＴ的制备及导电性能崔琛琛，王茗（桂林理工大学材料科学与工程学院，广西桂林５４１００４）摘要：文章采用化学氧化聚合法，以过硫酸铵为氧化剂，质子酸为掺杂剂合成了聚乙烯二氧噻吩（ＰＥＤＯＴ）导电聚合物，研究了掺杂剂种类、聚合温度以及试剂比例对聚合速率及电导率的影响。研究结果表明：盐酸、冰醋酸及樟脑磺酸掺杂后能显著提高聚合物的电导率，其中樟脑磺酸掺杂后的电导率最高；质子酸掺杂和升高聚合温度可以明显加快聚合速率；当单体与氧化剂的摩尔比为１∶１时聚合物的电导率最高。关键词：化学氧化聚合；导电聚合物；聚乙烯二氧噻吩（ＰＥＤＯＴ）中图分类号：Ｏ６３３文献标识码：Ａ文章编号：１００３－５０６０（２０１２）１１－１５４１－０５ＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｐｏｌｙｍｅｒＰＥＤＯＴａｎｄｉｔｓｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐｒｏｐｅｒｔｙＣＵＩＣｈｅｎ－ｃｈｅｎ，ＷＡＮＧＭｉｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕｉｌｉｎ５４１００４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｐｏｌｙｍｅｒｐｏｌｙ（３，４－ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）（ＰＥＤＯＴ）ｗａｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｃｈｅｍｉｃａｌｏｘｉｄａｔｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｕｓｉｎｇａｍｍｏｎｉｕｍｐｅｒｓｕｌｆａｔｅａｓｏｘｉｄａｎｔａｎｄｐｒｏｔｏｎｉｃａｃｉｄａｓｄｏｐａｎｔ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｏｐａｎｔ，ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｒｅａｇｅｎｔｏｎｔｈｅｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｐｏｌｙｍｅｒｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｄｏｐｉｎｇｗｉｔｈｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃａｃｉｄ，ｇｌａｃｉａｌａｃｅｔｉｃａｃｉｄａｎｄｃａｍｐｈｏｒｓｕｌｆｏｎｉｃａｃｉｄ．Ａｎｄｔｈｅｓａｍｐｌｅｄｏｐｅｄｗｉｔｈｃａｍｐｈｏｒｓｕｌｆｏｎｉｃａｃｉｄｈａｓｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｃｏｎｄｕｃ－ｔｉｖｉｔｙ．Ｔｈｅｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅｃａｎｂｅａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｂｙｄｏｐｉｎｇｗｉｔｈｐｒｏｔｏｎｉｃａｃｉｄａｎｄｒａｉｓｉｎｇｐｏｌｙｍｅｒｉｚａ－ｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｔｈｅｓａｍｐｌｅｗｉｔｈ１∶１ｍｏｌａｒｒａｔｉｏｏｆｍｏｎ－ｏｍｅｒａｎｄｏｘｉｄａｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｈｅｍｉｃａｌｏｘｉｄａｔｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ；ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｐｏｌｙｍｅｒ；ｐｏｌｙ（３，４－ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏ－ｐｈｅｎｅ）（ＰＥＤＯＴ）１９００年聚乙烯二氧噻吩（ＰＥＤＯＴ）首次被合成出来［１］，采用的合成方法是将该聚合物的单体（ＥＤＯＴ）直接加入到聚合电解质水溶液中聚合，最后得到分散性良好的聚乙烯二氧噻吩。由于该共聚物的单体ＥＤＯＴ的３、４位被双氧次乙基取代，阻止了聚合时噻吩环的α－β连接，双氧次乙基的引入还增加了噻吩环上的电子密度，从而降低了单体的氧化电位和聚合物分子的氧化掺杂电位，增强了其在水中的溶解度并使其导电的掺杂状态更稳定。由于具有高的电导率、优异的环境稳定性以及透明和易加工成膜特性，ＰＥＤＯＴ在有机发光材料和有机太阳能电池等领域具有重要的应用前景［２－３］，并受到很多学者的关注［４－６］。目前，合成ＰＥＤＯＴ的方法主要有化学氧化聚合［７－１０］、电化学聚合［１１－１５］、化学气相沉积法［１６－１７］等，其中应用收稿日期：２０１２－０４－１０；修回日期：２０１２－０６－０４基金项目：广西教育厅科研资助项目（２００７０８ＭＳ１３０）；广西有色金属及特色材料加工重点实验室开放基金资助项目（０８１５８）作者简介：崔琛琛（１９８８－），女，河南宁陵人，桂林理工大学硕士生；王茗（１９７７－），男，广西兴安人，博士，桂林理工大学副教授，硕士生导师．合肥工业大学学报（自然科学版）第３５卷１５４２最多的是化学氧化聚合法，该方法设备简单，且易于聚合。ＥＤＯＴ化学氧化聚合方式如下：单体ＥＤＯＴ被氧化为自由基阳离子（Ｐ＋·），自由基阳离子脱去２个质子形成二聚体，二聚体再被氧化成二聚体自由基阳离子，该自由基阳离子与单体自由基阳离子偶合形成三聚体，以此类推，最后聚合成ＰＥＤＯ