[发明专利]用于发光显示器的离子导电电化学发光水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于发光显示器的离子导电电化学发光水凝胶及其制备方法。该电化学发光水凝胶是通过将氯化钠/三联吡啶氯化钌/三正丙胺吸附在阴离子型聚丙烯酰胺水凝胶的三维网络结构中而形成的复合电化学发光水凝胶。具体是将单体丙烯酰胺、单体丙烯酸钠、交联剂甲叉双丙烯酰胺、导电介质氯化钠、电化学发光体系三联吡啶氯化钌/三正丙胺、引发剂过硫酸铵和加速剂四甲基乙二胺混合形成红色透明溶液，室温下或烘箱加热成胶。本发明制备的电化学发光水凝胶有效固定了电化学发光物质，不仅保留水凝胶良好的透光性和可拉伸性，还具有良好的导电性、均一性和电化学发光性质，该水凝胶可应用于发光显示器，具有可循环、低引发电压等优点。

技术领域

本发明属于复合材料合成与应用领域，涉及一种用于发光显示器的离子导电电化学发光水凝胶(NaCl/Ru(bpy)₃Cl₂/TPA/APAM水凝胶)的制备。

背景技术

电化学发光由于高灵敏度、稳定性和简单性，在生物分析和环境分析等领域得到了广泛的研究。Ru(bpy)₃Cl₂/TPA作为经典的电化学发光体系，具有良好的可循环性、稳定性和发光强度，应用于电化学发光器件能够更好地满足日益增长的低成本、一次性或可重复使用显示器的需求，有望成为有机发光二极管的替代品。

水凝胶是一类在水中能够溶胀又不能被水溶解的交联聚合物的统称，其中阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)水凝胶兼具吸附性、絮凝性、分散性等特点，在食品、环境等领域中的应用十分广阔。导电水凝胶作为水凝胶重要的分支，具有良好的导电性、透光性、可拉伸性等，可作为发光显示器的低成本基底材料，极大地拓宽了水凝胶在能源、电子显示器、电学检测等领域的应用。

导电水凝胶可分为普通水凝胶、电子导电水凝胶和离子导电水凝胶。其中离子导电水凝胶通常将离子液体或无机盐离子(如氯化钠等)和水凝胶相结合以改善水凝胶的导电性，但是离子液体具有水溶性差、毒性大、成本较高等缺点，限制了其应用。氯化钠具有离子迁移速率高、水溶性好、环境友好、成本低、化学和热稳定性高、生物相容性好、可大规模生产等优点，不仅是提高水凝胶导电性的理想选择，而且可提高水凝胶的保水能力。

目前简单的物理掺杂不能有效地固定介质(电化学发光体系及导电离子)，制成的复合电化学发光水凝胶在使用环境下(如含水相)，所掺杂的介质容易扩散流失，影响了其显示性能，提高了应用成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于发光显示器的离子导电电化学发光水凝胶及其制备方法。本发明利用阴离子型聚丙烯酰胺水凝胶骨架引入静电吸附作用，更好地固定电化学发光物质(如Ru(bpy)₃²⁺)，从而获得性能稳定的电化学发光水凝胶。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种离子导电电化学发光水凝胶，该离子导电电化学发光水凝胶包括阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)水凝胶基底，以及分散在该水凝胶基底的三维网络结构中的电化学发光物质和离子导电介质。

优选的，所述离子导电电化学发光水凝胶是通过将电化学发光物质和离子导电介质吸附在阴离子型聚丙烯酰胺水凝胶的三维网络结构而形成的复合电化学发光水凝胶，其中，电化学发光物质选自三联吡啶氯化钌/三正丙胺电化学发光体系(Ru(bpy)₃Cl₂/TPA)，离子导电介质选自氯化钠(NaCl)，在阴离子型聚丙烯酰胺水凝胶的交联体系中三联吡啶氯化钌的摩尔浓度为0.1mM～10mM，三正丙胺的摩尔浓度为1mM～100mM，氯化钠的摩尔浓度为0.1M～1M。

优选的，所述离子导电电化学发光水凝胶的电导率为0.005s/m～0.05s/m。

优选的，所述离子导电电化学发光水凝胶的发光电位为1.0V～5.0V。

上述离子导电电化学发光水凝胶的制备方法，包括以下步骤：