[發明專利]高水穩定性導電聚(3,4-乙撐二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸復合材料電極的制備方法

無效

• 申請號: 201310469211.5
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN103529100A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 徐景坤;文陽平;王子飛;姚媛媛;張龍;祝丹華
• 申請（專利權）人: 江西科技師范大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明屬于有機復合材料領域，具體涉及一系列高水穩定性導電聚(3,4-乙撐二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）復合材料電極的制備方法。

背景技術

聚(3,4-乙撐二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）作為一種商業化可用的當今應用最成功的導電高分子。PEDOT:PSS由于其低成本、高導電性、低本征熱導率、高透明性、在中性條件下優異的穩定性、良好生物兼容性、獨特的可加工性、良好的膜形成特性、優異的力學柔韌性等優勢，是一種非常有前景的替代型新型電極材料。這種材料在成本效益和毒性影響方面都優于貴金屬電極、碳電極、ITO電極。

然而，PEDOT:PSS水分散體澆鑄的PEDOT:PSS膜浸入水溶液中極易膨脹、吸潮和降解。這對基于PEDOT:PSS膜及復合膜生化傳感電極的設計與開發有極大的影響。因此，獲得高水穩定性導電PEDOT:PSS膜是非常必要的。主要有兩種方式獲得這種膜，一種是通過側鏈修飾3,4-乙撐二氧噻吩（EDOT），然后制備PEDOT衍生物:PSS；另一種就是對商業化PEDOT:PSS本身進行改性。Jiang等研究了通過引入二價鎂鹽和鋅鹽生產抗水性PEDOT:PSS膜(H.?Jiang,?P.?Taranekar,?J.R.?Reynolds,?K.S.?Schanze,?Angew.?Chem.?Int.?Ed.?48?(2009)?4300-4316)，Winrot等使用雙（氟化疊氮苯)交聯PEDOT:PSS水分散體來增強其水抗性(G.?Winroth,?G.?Latini,?D.?Credgington,?L.Y.?Wong,?L.L.?Chua,?P.K.H.?Ho,?F.?Cacialli,?Appl.?Phys.?Lett.?92?(2008)?103308.)。

在我們早期的研究工作中，已合成了大量EDOT衍生物，部分已制成了PEDOT衍生物:PSS水分散體（L.Q.?Qin,?J.k.?Xu,?B.Y.?Lu,?Y.?Lu,?X.M.?Duan,?G.M.?Nie,?J.?Mater.?Chem.?22?(2012)?18345-18353）(L.?Zhang,?Y.P.?Wen,?Y.Y.?Yao,?X.M.?Duan,?J.K.?Xu,?X.Q.?Wang,?J.?Appl.?Polym.?Sci?130?(2013)?2660-2670)?(B.Y.?Lu,?Y.?Lu,?Y.P.?Wen,?X.M.?Duan,?J.K.?Xu,?S.?Chen,?L.?Zhang,?Int.?J.?Electrochem.?Sci.?8?(2013)?2826-2841)?。另外，我們通過加入全氟磺酸鹽聚合物(Nafion)或離子液已改善了PEDOT:PSS的水穩定性（Y.P.?Wen,?J.K.?Xu,?D.?Li,?M.?Liu,?F.F.?Kong,?H.H.?He,?Synthetic?Metals?162?(2012)?1308-1314）(Y.Y.?Yao,?Y.P.?Wen,?JK?Xu,?L.?Zang,?X.M.?Duan,?J.?Serb.?Chem.?Soc.?78?(2013)?1-22)。但是這種解決方法只能保證PEDOT:PSS復合膜在短時間內不脫落，而且Nafion會引起PEDOT:PSS膜導電性急速下降。因此，制備性能優異的高水穩定和高導電性PEDOT:PSS復合材料是非常有必要的。

發明內容

本發明的目的是提供能解決聚(3,4-乙撐二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）傳感電極應用中膜膨脹、吸潮和降解及脫落問題，得到性能優異的高水穩定性導電PEDOT:PSS復合材料電極的制備方法。

本發明的高水穩定性導電PEDOT:PSS復合材料電極的制備方法有兩種：

方法1，直接將商業化的PEDOT:PSS加入聚乙烯醇（PVA）溶液，混合攪拌24小時，將此混合溶液直接滴涂在電極表面，得到水穩定性導電PEDOT:PSS復合材料電極，或在此混合溶液中添加多壁碳鈉米管（MWCNTs）、羧基功能化石墨烯（fG-COOH）、細胞色素c（Cyt?c）進一步改善穩定性，催化活性、靈敏度，得到一系列性能優異的PEDOT:PSS復合材料電極。