[发明专利]一种PEDOT:PSS自支撑热电薄膜及其制备方法

说明书

本发明一种PEDOT:PSS自支撑热电薄膜及其制备方法，所述方法将PEDOT:PSS水溶液涂覆在基底上，之后干燥，基底上形成PEDOT:PSS层，得到复合物A；将复合物A浸泡在有机极性溶剂中，PEDOT:PSS外壁绝缘的PSS去除，基底上形成PEDOT:PSS薄膜，之后去除有机极性溶剂后干燥，得到复合物B；在复合物B上滴入L‑抗坏血酸溶液，使L‑抗坏血酸溶液覆盖复合物B的上表面层，之后去除L‑抗坏血酸溶液后干燥，去掉基底得到PEDOT:PSS自支撑薄膜。利用L‑抗坏血酸处理调节PEDOT分子的氧化水平，调谐PEDOT:PSS的电导率和塞贝克系数之间的耦合关系，以获得更高的功率因子。

技术领域

本发明属于柔性热电材料制备领域，具体为一种PEDOT:PSS自支撑热电薄膜及其制备方法。

背景技术

导电聚合物由于高电导率、低热导率、价格低廉、制备方法简单等优势，成为具有高价值的热电材料。聚(3,4-二氧乙撑噻吩)(简称PEDOT)是应用前景最为广阔的导电高分子之一。PEDOT本身为不溶性聚合物，这会限制其实际应用，可以通过一种水溶性的高分子电解质聚苯乙烯磺酸(PSS)掺杂可以得到一种溶于水的，均匀分散的水分散液，即PEDOT:PSS水溶液。PEDOT:PSS因其本征热导率低、电学性能易调控、优异的环境稳定性和良好的成膜性能等优点成为有机热电材料领域的热点。性能优异的PEDOT:PSS要兼具高电导率和高塞贝克系数，但是这两个参数之间并非孤立而是互相耦合的。所以如何实现PEDOT:PSS电导率和塞贝克系数之间的解耦，获得高功率因子是目前的重点。

目前文献报道了一些提高PEDOT:PSS薄膜热电性能的方法，如利用强酸(硫酸、硝酸等)，强碱(氢氧化钠等)，强还原剂(水合肼、硼氢化钠等)进行后处理，但是这些试剂有着强烈的刺激和腐蚀作用，对人体及环境有一定的危害，这在后续设计柔性热电装置的时候可能会造成器件寿命的损失，而且利用强还原剂处理也会大幅降低PEDOT:PSS薄膜的电导率。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种PEDOT:PSS自支撑热电薄膜及其制备方法，利用无毒、温和的有机还原剂L-抗坏血酸处理调节PEDOT分子的氧化水平，调谐PEDOT:PSS的电导率和塞贝克系数之间的耦合关系，使两者达到平衡状态，以获得更高的功率因子。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种PEDOT:PSS自支撑热电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

将PEDOT:PSS水溶液涂覆在基底上，之后干燥，基底上形成PEDOT:PSS层，得到复合物A；

将复合物A浸泡在有机极性溶剂中，PEDOT:PSS外壁绝缘的PSS去除，基底上形成PEDOT:PSS薄膜，之后去除PEDOT:PSS薄膜中的有机极性溶剂后干燥，得到复合物B；

在复合物B上滴入L-抗坏血酸溶液，使L-抗坏血酸溶液覆盖复合物B的上表面层，之后去除L-抗坏血酸溶液后干燥，去掉基底，得到PEDOT:PSS自支撑热电薄膜。

优选的，先将基底依次用去离子水、丙酮、异丙醇清洗干净，之后干燥，再将PEDOT:PSS水溶液涂覆在得到的基底上。

优选的，所述的有机极性溶剂为乙二醇、甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、山梨醇、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮或甘油；

优选的，将PEDOT:PSS水溶液涂覆在基底上后，在50～100℃下真空干燥8～12h，得到复合物A。

优选的，所述的复合物A在有机极性溶剂中浸泡5～20min，再取出，然后去除PEDOT:PSS薄膜中的有机极性溶剂。

优选的，将所述的PEDOT:PSS薄膜冲洗后在60～80℃下干燥10～20min，得到复合物B。

优选的，所述复合物B上滴入的L-抗坏血酸溶液的浓度为0.5～1.5mol/L。