[發明專利]一種一步電沉積制備導電玻璃基底/離子液體摻雜的n型聚苯胺薄膜的方法和應用

在審

• 申請號: 201910020617.2
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109616326A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 姜兆華;李東琦;夏琦興;張志榮;姚忠平
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

一種一步電沉積制備導電玻璃基底/離子液體摻雜的n型聚苯胺薄膜的方法和應用，它涉及一種制備聚苯胺薄膜的方法和應用。本發明的目的是要解決現有聚苯胺的p型導電特性限制了其在光陽極中應用的問題。方法：一、清洗導電玻璃基底；二、配制苯胺/硫酸鈉水溶液；三、配制離子液體溶液；四、化學沉積，得到導電玻璃基底/離子液體摻雜的n型聚苯胺薄膜。導電玻璃基底/離子液體摻雜的n型聚苯胺薄膜用于制備光陽極。本發明可獲得離子液體摻雜的n型聚苯胺薄膜。

技術領域

本發明涉及一種制備聚苯胺薄膜的方法和應用。

背景技術

近年來，隨著人們對能源的需求不斷增加和石化燃料儲量的持續減少，尋找一種新的來源豐富、綠色環保的能源已成為目前科研的重要課題之一。太陽能作為一種取之不盡的天然能源日益受到全世界的關注，其中太陽能電池能夠直接轉化太陽能為電能，已成為目前研究的熱點。

量子點敏化太陽能電池(QDSSC)是基于染料敏化體系發展的新型太陽能電池，其具有以下優點：一、禁帶寬度可調，光穩定性高；二、具有激子倍增效應；三、具有較大的消光系數和本征偶極矩，促進電子空穴分離；四、電子給體和受體材料的能級匹配容易實現；這些優勢使得量子點敏化太陽能電池的理論效率可以達到44％，具有很好的發展前景。

其中光陽極作為新型薄膜敏化太陽能電池的重要組成部分，用以控制光生電子的傳輸和導出。敏化光陽極的電子傳輸能力限制了電池性能的進一步提升，選擇一種高穩定高電子傳輸的新型光陽極材料引發了重大關注。

聚苯胺材料(PANI)是一種導電性能優異的聚合物，具有制備簡單、高化學穩定性、高附著性及高親水性的優點，廣泛應用于化學電池、超級電容器及熱電材料等領域。且線性聚苯胺分子的離域π鍵能夠控制其承載的電荷沿線性定向傳輸，在新型光陽極材料領域的開發中具有廣闊的應用前景。然而，聚苯胺的p型導電特性限制了其在電子導出(即光陽極)功能中的進一步應用。

發明內容

本發明的目的是要解決現有聚苯胺的p型導電特性限制了其在光陽極中應用的問題，而提供了一種一步電沉積制備導電玻璃基底/離子液體摻雜的n型聚苯胺薄膜的方法和應用。

一種一步電沉積制備導電玻璃基底/離子液體摻雜的n型聚苯胺薄膜的方法，是按以下步驟完成的：

一、首先將導電玻璃基底在甲苯中超聲清洗15min～60min，然后在丙酮中超聲清洗15min～60min，再在無水乙醇中超聲清洗15min～60min，最后在去離子水中超聲清洗15min～60min，得到去除表面油污的導電玻璃基底；使用無水乙醇對去除表面油污的導電玻璃基底沖洗3次～5次，再使用氮氣吹干，得到清洗后的導電玻璃基底；

二、配制苯胺/硫酸鈉水溶液：

將苯胺和硫酸鈉溶解到去離子水中，得到苯胺/硫酸鈉水溶液；

步驟二中所述的苯胺/硫酸鈉水溶液中苯胺的濃度為0.3mol/L～0.7mol/L；

步驟二中所述的苯胺/硫酸鈉水溶液中硫酸鈉的濃度為0.05mol/L～0.2mol/L；

三、配制離子液體溶液：

將1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯溶解到去離子水中，得到離子液體溶液；

步驟三中所述的離子液體溶液中1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯的濃度為0.4mol/L～0.7mol/L；

四、化學沉積：

①、將苯胺/硫酸鈉水溶液和離子液體溶液混合，得到電解液；

步驟四①中所述的苯胺/硫酸鈉水溶液與離子液體溶液的體積比為(0.8～1.2):1；