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

采用修饰Langmuir-Blodget(LB)膜法以二十烷酸(AA)LB膜为模板,通过3,4-亚乙基二氧噻吩(EDOT)单体在LB膜亲水基团间聚合,制备了二十烷酸/聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(AA/PEDOT)复合LB膜.UV-Vis、FTIR和XPS分析表明EDOT在多层膜中有效聚合,生成了PEDOT导电聚合物;X射线衍射(XRD)和二次离子质谱(SIMS)分析表明薄膜具有较好的层状有序结构,进一步研究发现EDOT在AA多层膜中的聚合破坏了原有LB膜的有序性,这可能与聚合过程对层状结构产生的破坏作用有关;采用四探针仪及半导体测试仪研究了薄膜导电性能,发现AA/PEDOT多层膜的电导率随处理时间的变化产生突变,这与多层膜中导电通道的"逾渗"有关,在有效导电网络连通后电导率发生了突变.测试结果还表明AA层和PEDOT层之间具有较为明显的界面,PEDOT显示出较好的定域性,薄膜具有很好的层状有序结构.     

导电聚合物超薄膜的制备及性能表征

采用修饰LB膜法制备了导电聚合物聚-3,4-乙烯二氧噻吩/硬脂酸(PEDOT/SA)复合超薄膜. 将硬脂酸(SA)/FeCl3 LB膜暴露于EDOT单体气氛中, EDOT 单体在多层膜中聚合, 制备了PEDOT/SA多层复合LB膜. 紫外-可见光-近红外(UV-Vis-NIR)吸收光谱和X射线光电子能谱(XPS)分析表明EDOT单体在多层膜中发生聚合并生成PEDOT导电聚合物. 扫描电子显微镜(SEM)分析显示生成的PEDOT导电聚合物颗粒分散于硬脂酸LB膜中, 被LB 膜所包裹. 二次离子质谱(SIMS)及XPS分析还发现S元素含量随LB 膜的深度变化而变化, 表明PEDOT 较好地分散于多层膜中. 采用四探针电导率仪对复合多层膜的电导率进行了测试, 结果显示60 层复合LB 膜的电导率为2.6 S·cm-1, 比普通PEDOT薄膜的电导率高一个数量级, 且表现出较好的掺杂/脱掺杂能力. 研究还发现复合膜电导率与薄膜在EDOT 单体中处理时间有关, 处理时间至120 min 后电导率达到最大值并趋于稳定, 氧化剂浓度较低可能影响EDOT在LB膜中的聚合反应速率. 对复合LB 膜的气敏特性进行了分析, 发现在较低气体浓度范围(φ<30×10^-6), PEDOT 复合LB 膜有较快的反应速率, 气敏性与气体浓度呈非线性. 在较高浓度范围(φ=(30-120)×10^-6), 气敏性与浓度呈较好的线性关系. PEDOT复合LB膜对HCl气体表现出较好的响应恢复特性. 同时对PEDOT 复合膜相关的导电机理及气体敏感机理进行了分析.     

导电聚合物有序超薄膜的合成及其作为有机电致发光器件空穴注入层

采用修饰多层LB膜的方法制备了导电聚合物聚-3,4-乙烯二氧噻吩/二十烷酸(PEDOT:AA)复合层状有序膜, 构筑了一种导电聚合物镶嵌的多层有序膜结构. 将这种导电聚合物有序薄膜沉积于ITO电极表面, 将其作为有机电致发光二极管(OLED)的空穴注入层, 并研究了ITO/(PEDOT:AA)/MEH-PPV/Al器件的性能. 研究结果表明, 与采用聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)自组装膜和旋涂膜作为空穴注入层的ITO/(PEDOT:PSS)/MEH-PPV/Al器件相比, 器件的发光效率增加, 起亮电压降低. 我们认为这是由于PEDOT:AA薄膜提供了一种有序层状结构后, 减小了ITO与MEH-PPV间的接触势垒, 改善了空穴载流子注入效率. 进一步的研究表明, 由于PEDOT:AA多层膜间靠较弱的亲水、疏水作用结合, 这种导电多层有序膜的热稳定性与普通LB膜相似, 在较高温度下发生从层状有序态到无序态的变化, 这是导致OLED器件性能发生劣化的主要原因.     

修饰LB膜法制备的PEDOT薄膜对HCl气体气敏性的影响

以二十烷酸(AA)LB膜为模板, 通过3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)单体在LB膜亲水基团间聚合, 采用垂直拉膜方式在叉指电极上制备了不同层数的AA/PEDOT膜, 并对HCl气体在AA/PEDOT复合LB膜中的作用进行研究, 结果表明, 膜厚、处理温度、拉膜膜压对AA/PEDOT复合LB膜的HCl气体敏感性能有不同程度的影响. 在较小气体体积分数范围(20～60 μL/L)内, AA/PEDOT多层有序膜对气体表现出非线性响应特性, 而在较高浓度范围内则表现出线性响应特性. AA/PEDOT复合LB膜对30 μL/L HCl气体的响应时间约为20 s, 远快于普通PEDOT旋涂膜(约为80 s), 同时在膜压达到45 mN/m时, AA/PEDOT膜的敏感性能反而下降. 敏感机理解释为电子在PEDOT共轭系统和氧化性气体间的转移.     

石墨烯/聚3，4-乙烯二氧噻吩复合物的电化学制备及其在超级电容器中的应用

首次提出了一种在离子液体中在石墨烯表面用恒电流法聚合3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)单体制备石墨烯/聚3,4-乙烯二氧噻吩(石墨烯/PEDOT)复合物的方法。用原子力显微镜、扫描电镜等技术表征证明石墨烯/PEDOT复合物是由PEDOT纳米谷粒状颗粒分散在石墨烯片表面而组成的。将该复合物用作超级电容器电极材料时,在1.0 A.g-1的充放电比电流下得到的比电容值为181 F.g-1。同时,该材料还显现出较好的充放电可逆性和稳定性。     

基于3,4-乙烯二氧噻吩和吡咯-3-甲酸的共聚物薄膜的制备、表征及电致变色性能

以3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)和吡咯-3-甲酸(P3C)为共聚单体,EDOT和P3C分别按物质的量比1∶1,3∶1,5∶1,10∶1配比,通过电化学聚合制得了4种聚(3,4-乙烯二氧噻吩-吡咯-3-甲酸)薄膜,并依次命名为P(EDOT∶P3C)-1,P(EDOT∶P3C)-3,P(EDOT∶P3C)-5和P(EDOT∶P3C)-10.光谱电化学测试结果表明,4种共聚物薄膜都具有优良的电致变色性能,同时具有较好的电化学活性和较高的光学对比度.与聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)相比,P(EDOT∶P3C)能展示更丰富的颜色变化,如P(EDOT∶P3C)-1薄膜随着电压的变化,可呈现从暗红色、浅褐色、灰蓝色到蓝色的变化.此外,基于EDOT和P3C以及钛氧簇[Ti_7(OEt)_(19)O_5(CoBr)],我们还设计合成了含钛共聚物薄膜P(EDOT∶P3C)-1-Ti,该薄膜不仅具有电致变色性能,而且还具有电催化氧化水的活性.     

暗场显微镜下原位监测GNR/PEDOT在ITO界面上组装成膜过程

研究采用电化学聚合法,在中性水溶液中以3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)为反应液,在金纳米棒(GNR)修饰的ITO上聚合成PEDOT导电薄膜,并对该体系的稳定性进行了研究。利用暗场光学显微镜原位实时观察了聚合过程中纳米粒子掺杂的导电聚合物的微结构形貌不断进化,同时原位研究了该体系的光电性质。随着反应时间的增加,掺杂了纳米粒子的PEDOT薄膜的微结构形貌不断进化,从分散的颗粒状态向连续的树枝状态转变,最后成有些微高低起伏的薄膜状。     

聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/木质素磺酸导电复合物的结构与性能

3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)以木质素磺酸(LS)作载体,通过化学氧化法聚合形成了聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/木质素磺酸(PEDOT/LS)导电复合物.该导电复合物的结构与性能分别采用紫外可见分光光度计、红外光谱仪、zeta电位及粒度分析仪、原子力显微镜、X-射线光电子能谱仪、X-射线衍射仪、四探针测试仪、电泳仪,以及表面电阻仪来表征.结果表明,EDOT能在LS水溶液中氧化聚合,得到水分散性PEDOT/LS导电颗粒.该颗粒是一种聚电解质复合物,等量电荷配比的PEDOT/LS位于内核而富余的亲水性LS包在外层.LS与PEDOT两者之间存在较强的作用力,无法通过电泳分开.X-射线衍射仪结果表明该复合物是无定型的.当LS与EDOT单体质量比从0.7∶1升高至3.0∶1时,复合物的粒径从673 nm降低至348 nm,涂膜表面变得均匀,同时表面电阻从1.9 kΩ/sq上升至87.2 kΩ/sq.用PEDOT/LS配置得到的抗静电剂,可以使玻璃片表面电阻从1012Ω/sq减小至107Ω/sq.     

3, 4-乙烯二氧噻吩单体用作锂离子电池安全性改善添加剂的研究

安全性是制约锂离子电池向电动汽车领域应用拓展的主要障碍. 本工作提出了一种能够有效改善锂离子电池安全性的电解液添加剂-3,4-乙烯二氧噻吩单体（EDOT）,研究了其在有机电解液中的电氧化聚合行为,以及对LiCoO₂电极高温热行为和电池安全性、电化学性能的影响. 循环伏安（CV）和透射电镜（TEM）表征结果表明,单体添加剂能够在电池充电过程发生电氧化聚合,在正极表面形成一层聚（3,4-乙烯二氧噻吩）（PEDOT）导电聚合物膜;差示扫描量热（DSC）分析结果显示,PEDOT隔离了电解液与正极表面的直接接触,减少了过热条件下电解液在正极表面的分解放热. 安全性测试结果表明,在电解液中仅添加0.1%的EDOT单体,即可将电池在150 ^oC高温热冲击下发生热失控的时间推迟13.8分钟. 电化学性能测试结果表明,聚合产物良好的电子导电性能有效改善正极的电子传导能力,在一定程度上提高电池的倍率性能和循环稳定性,而容量、低温性能等基本不受影响,展示出良好的应用前景.     

导电聚合物PEDOT:PSS-APEG水分散体的制备及性能研究

以烯丙基聚乙二醇(APEG)、苯乙烯磺酸钠(SSNa)为原料,过硫酸铵[(NH4)2S2O8]为引发剂,蒸馏水为溶剂,通过自由基聚合制得PSS-APEG共聚物;再以PSS-APEG为模板和掺杂剂,3,4-二氧乙烯噻吩(EDOT)为单体,过硫酸铵为氧化剂,硫酸铁[Fe2(SO4)3]为催化剂,蒸馏水为溶剂,通过化学氧化法制得PEDOT:PSS-APEG水分散体。通过核磁(1H-NMR)对合成的PSS-APEG共聚物进行表征和分析。采用气相色谱仪(GC)、纳米激光粒度测试仪、紫外光谱仪(UV)、热重分析仪(TGA)、双电测四探针等对PEDOT:PSS-APEG水分散体的性能进行研究。结果表明,在不影响PEDOT:PSS薄膜透明性的条件下,当PSS-APEG与EDOT的质量比大于3时,APEG的引入可使得PEDOT:PSS薄膜的方块电阻明显减小,即导电率得到较大提高。