[发明专利]共聚型本征导电聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种本征导电聚合物及其制备方法与应用，尤其涉及一种共聚型本征导电聚合物及其制备方法与其作为太阳能电池材料的应用，属抗静电导电材料技术领域。

背景技术

导电聚合物(Conducting Polymers；Conductive Polymers)最早报道见于Chem.Soc.Chem.Commun.杂志的1977年578页，文献报道了聚乙炔经掺杂后的电导率可达10³S/cm，具有代表性的导电聚合物还有聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯撑乙烯、聚对苯等。其后的研究工作中，主要集中在本征导电聚合物的掺杂上，用来提高聚合物的导电性；由于导电聚合物的突出优点是既具有金属和无机半导体的电学与光学特性，又具有有机聚合物柔韧、可加工性，还具备电化学氧化还原活性，因此在抗静电材料、发光二极管、激光器、及太阳能光伏电池等方面(Science.1992，258：1474)得以广泛应用和开发研究。

同种导电聚合物的前体(或称为单体)如苯胺、吡咯、噻吩等，在一定条件下聚合，分别得到上述提及的本征导电聚合物聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等，这些前体的结构特征是均具有π电子共轭体系，通过化学或电化学的方法，得到的聚合物称为本征导电聚合物；同样地，当聚合物的前体为不同物质时，可以得到共聚型本征导电聚合物。

现有技术中，提高电导率的方法是使用诸如碘、过氧化物、质子酸以及活泼金属钠、钾、钙等在本征导电聚合物的掺杂上，所有这些提高导电性的方法，能够获得的最大电导率仅为100S/cm，而Naarmann H.和Theophilou N.在Synth.Met.，1987，22，11中利用聚乙炔通过复杂的工艺后，获得了电导率为1000S/cm的本征导电聚合物，目前还没有能够利用其它导电聚合物的体系获得以上电导率值，但Naarmann等人的方法存在制备过程复杂且难以重复的缺点，且产物不耐氧化和不易进一步加工。

发明内容

针对现有技术的不足，为克服现有技术中导电聚合物制备过程复杂且难以重复，产物不耐氧化和不易进一步被加工的缺点，本发明提供了一种工艺过程简单的共聚型本征导电聚合物的制备方法，以及该方法获得的导电性能良好的共聚型本征导电聚合物与其作为太阳能电池材料的应用。

本发明所述共聚型本征导电聚合物的制备方法，其主要步骤是：

在常压(1atm)、温度为-10℃～60℃条件下，把铋试剂和式(I)化合物以1～6∶1的摩尔比例共溶解在惰性介质中，保温，搅拌使其充分溶解，然后加入氧化剂并边搅拌边滴入作聚合反应催化剂的酸，使反应混合物总酸度保持在-1≤pH≤4，反应0.5～2小时，滤出反应混合物，用醇类洗涤剂洗涤1～10次，在45℃～60℃条件下真空干燥，得到淡黄色固体粉末即为共聚型本征导电聚合物；

其中：上述反应中铋试剂和式(I)化合物的量占反应物总摩尔数的5％～10％，氧化剂的量占反应物总摩尔数的2％～10％，催化剂的量占反应物总摩尔数的1％～5％；

式(I)化合物是：

式中：R₁是H或烷基；OR₁能以H代替；R₂是H或烷基。

上述共聚型本征导电聚合物的制备方法中：所述铋试剂是铋试剂I或铋试剂II或其任意比例混合物(上海至鑫化工有限公司出售)；所述式(I)化合物式中R₁是H或C_1～8烷基；R₂是H或C_1～8烷基；所述惰性介质是乙醚、甲醇、乙醇或异丙醇；所述氧化剂是无水三价铁盐、氯酸、氯酸盐、过硫酸铵盐、过氧苯甲酸或其任意比例混合物；所述酸是硫酸、盐酸、磷酸、甲酸、乙酸、烷基苯磺酸或其任意比例混合物；所述醇类洗涤剂是乙醚、甲醇或乙醇或异丙醇。

其中：所述铋试剂优选铋试剂I或铋试剂Ⅱ或摩尔比例为1∶1～5的铋试剂I与铋试剂II的混合物；所述式(I)化合物式中R₁优选H或C_1～4烷基；R₂优选H或C_1～4烷基；所述惰性介质优选甲醇或乙醇；所述氧化剂优选无水三价铁盐、氯酸、氯酸盐之一；所述酸优选硫酸、盐酸、磷酸之一；所述醇类洗涤剂优选甲醇或乙醇。

进一步的优选方式是：所述铋试剂是铋试剂I；所述式(I)化合物是甲基丙烯酸甲酯；所述惰性介质是乙醇；所述氧化剂是无水三价铁盐；所述酸是硫酸；所述醇类洗涤剂是乙醇。