[發明專利]可溶性聚乙撐二氧噻吩的制備方法

有效

• 申請號: 200810053126.X
• 申請日: 2008-05-14
• 公開（公告）號: CN101274980A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 封偉;李瑀
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司
• 代理人: 趙敬

技術領域

本發明涉及一種可溶性聚乙撐二氧噻吩的制備方法，屬于光電功能材料的制備技術。

背景技術

聚乙撐二氧噻吩[poly(3，4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT]作為新型導電材料令人關注，這是因為PEDOT與其它共軛聚合物相比，具有電導率高，熱穩定性和化學、電化學穩定性等良好特點，使其成為高分子發光二極管、太陽能電池、超級電容器等器件的理想材料。

然而由于PEDOT極差的溶解性，大大阻礙了其進一步的推廣應用，因此合成具有良好溶解能力的PEDOT成為該領域研究的焦點之一。上世紀90年代，德國的Bayer公司(商品名Baytron?P)公司通過化學氧化法，在聚苯磺酸(PSS)的水溶液中聚合出了一種水溶性的PEDOT，使得PEDOT的使用性大大的提升，并且PSS作為摻雜劑提高了合成產物的導電率，因此成為目前唯一商業化的導電高分子，在許多光電子器件領域，特別是作為有機太陽能電池和發光二極管的空穴傳輸層，被廣泛使用。然而這種材料由于溶于水，其對電子器件具有腐蝕性會降低器件的使用壽命；同時PSS作為一種強酸，對器件，特別是作為太陽能電池和發光二極管的基板材料氧化銦錫(ITO)也具有腐蝕性，減少ITO的使用壽命(W.H.Kim，A.J.Makinen，N.Nikolov，R.Shashidhar，H.Kim?and?Z.H.KafafiAppl.Phys.Lett.2002?80?3844)；另外PEDOT-PSS的能隙與目前最為常用電子器件的工作基板ITO并不能很好的匹配，會降低空穴的注入效率并導致器件的工作效率降低(J.Huang，P.F.Miller，J.S.Wilson，A.J.de?Mello，J.C.de?Mello?and?D.D.C.Bracley?Adv.Funct.Mater.2005?15?290)，因此合成出能夠溶解于普通有機溶劑同時不溶于水的PEDOT成為一個重點研究內容。最近，Adrich公司通過合成PEDOT與聚乙二醇(PEG)的嵌段共聚物成功的使得PEDOT溶解于普通的有機溶劑中，并且可以通過高氯酸和萘磺酸作為摻雜劑，改變產品的電導率(商品號649805、649791和649783)，并且有報告研究了該產品的光電性能證明其能夠作為一種新型的功能材料在光電子器件領域得到廣泛的應用(S.Sapp，S.Luebben，Y.B.Losovyj，P.Jeppson，D.L.Schulz?and?A.N.Caruso?Appl.Phys.Lett.2006?88?152107)。然而該產品的合成需要通過陰離子聚合法，合成成本較高并且合成條件較為苛刻，并且PEO引入主鏈降低了PEDOT原本的共軛結構，會破壞PEDOT原本的光電特性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可溶性聚乙撐二氧噻吩的制備方法，通過該方法制備的PEDOT在于易溶于普通的有機溶劑且不溶于水，具有廣泛的應用性。

本發明是通過下述技術方案加以實現的，一種可溶性聚乙撐二氧噻吩的制備方法，其特征在于包括以下過程：

(1)將乳化劑對十二烷基苯磺酸(DBSA)溶解于去離子水中，配制摩爾濃度為0.009～0.144mol/L的水溶液，將0.1～0.4ml的乙撐二氧噻吩(EDOT)加入到上述溶液之中，置于冰水浴中冷卻并以10～50r/min的轉數攪拌。

(2)將過硫酸銨或六水合三氯化鐵溶于去離子水中，配制摩爾濃度為4.75×10^-3～0.0076mol/L的水溶液。該引發劑溶液置于冰水浴中冷卻。

(3)將步驟(2)所配制的引發劑溶液與步驟(1)所配置的溶液按照體積量比為1∶(5～10)引發聚合反應。整個反應體系置于冰水浴中，在10～50r/min的轉速下緩慢攪拌24～72小時，得到深藍色的懸浮液。

(4)向步驟(3)制得的深藍色懸浮液中加入丙酮破乳，通過過濾得到，聚乙撐二氧噻吩(PEDOT)，分別用丙酮及去離子水反復洗滌直至除去多余的未反應的EDOT，DBSA和過硫酸銨(三氯化鐵)。將洗滌后的產物在30～60℃的條件下真空干燥12～24小時，最終得到深藍色的聚乙撐二氧噻吩固體粉末。