[发明专利]PEDOT:PSS聚合物及其制备方法和应用

说明书

一种PEDOT:PSS聚合物及其制备方法和应用，包括如下步骤：将聚苯乙烯磺酸盐的水溶液和EDOT混合并调节溶液至酸性，得到混合液；在保护氛围、频率为20KHz～40KHz的超声下将混合液和催化剂混合，继续超声3～10min，得到反应液；将反应液于5～30℃反应5～24h，以使反应液中的EDOT发生聚合反应形成PEDOT，PEDOT和聚苯乙烯磺酸盐在静电作用下结合，得到PEDOT:PSS聚合物。该方法操作简便，绿色无污染。制得的聚合物在水中分散性好，且颗粒粒径适中粒径均匀。形成的薄膜导电率高，结合力强，循环使用的稳定性高，其用于有机电化学晶体管，具有较大的初始源漏电流和良好的源漏电流调控性能。

技术领域

本发明涉及导电高分子技术领域，特别是涉及一种PEDOT:PSS聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

自Shirakaw发现具有高导电性的聚乙炔，开创了有机导电聚合物这一新的研究领域以来，聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩及其它们的衍生物等各类有机导电聚合物在抗静电涂料、超级电容器、传感器、显示器、有机电子设备和功能电极等方面实现了广泛应用。其中聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)是一种聚噻吩类的有机导电聚合物，其具有高导电性、良好的生物兼容性等优点，然而存在在水中分散性差的缺点，无法采用水溶液旋转涂膜制备薄膜大大限制其应用。

近年研究发现采用聚苯乙烯磺酸掺杂可得到能较好的分散在水溶液和有机溶剂的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸聚合物(PEDOT:PSS聚合物)。此外，PEDOT:PSS聚合物还具有在可见光范围内透明度高，机械柔性较高，热稳定性优越和pH使用范围宽等优点。然而目前的PEDOT:PSS制备得到的PEDOT:PSS薄膜的导电率较低，影响着其在传感器、显示器和有机电子器件等领域中的应用。

发明内容

基于此，有必要提供一种导电率高的PEDOT:PSS聚合物及其制备方法和应用。

一种PEDOT:PSS聚合物的制备方法，包括如下步骤：

将聚苯乙烯磺酸盐的水溶液和EDOT混合并调节溶液至酸性，得到混合液；

在保护气体氛围下，在超声处理条件下将所述混合液和催化剂混合，继续超声处理3～10min，得到反应液，其中所述超声处理的频率为20KHz～40KHz；

将所述反应液于5～30℃反应5～24h，以使所述反应液中的所述EDOT发生聚合反应形成PEDOT，所述PEDOT和所述聚苯乙烯磺酸盐在静电作用下结合，得到PEDOT:PSS聚合物。

上述PEDOT:PSS聚合物的制备方法，操作简便，绿色无污染。制得的PEDOT:PSS聚合物不仅在水中分散性好，而且PEDOT:PSS聚合物的颗粒粒径适中且粒径均匀。采用该PEDOT:PSS聚合物形成的薄膜，其导电率高，结合力强，循环使用的稳定性高。此外，PEDOT:PSS聚合物用于有机电化学晶体管，具有较大的初始源漏电流和良好的源漏电流调控性能。

在其中一个实施例中，所述聚苯乙烯磺酸盐的水溶液中所述聚苯乙烯磺酸盐的质量百分比为1％～5％。

在其中一个实施例中，所述聚苯乙烯磺酸盐与所述EDOT的质量体积比为(1～5)g:1mL。

在其中一个实施例中，所述催化剂以水溶液加入，将所述催化剂溶于水得到所述催化剂水溶液，所述催化剂水溶液与所述混合液的体积为1～2:1。

在其中一个实施例中，所述调节溶液至酸性的步骤具体为：调节溶液的pH值至1～3。

在其中一个实施例中，所述催化剂包括铁盐和过硫酸盐，所述铁盐和所述过硫酸盐的摩尔比为1:2～6。

在其中一个实施例中，所述铁盐为氯化铁，所述过硫酸盐为过硫酸钾。