[發明專利]用于發光顯示器的離子導電電化學發光水凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201910636196.6
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110527016B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 李菲;郭曉錦;李迎春;李亞北
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F220/06;C08F222/38;C08F2/44;C08K5/3432;C08K5/17;C08K3/16;C09K11/02;C09K11/06;C07F15/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開了一種用于發光顯示器的離子導電電化學發光水凝膠及其制備方法。該電化學發光水凝膠是通過將氯化鈉/三聯吡啶氯化釕/三正丙胺吸附在陰離子型聚丙烯酰胺水凝膠的三維網絡結構中而形成的復合電化學發光水凝膠。具體是將單體丙烯酰胺、單體丙烯酸鈉、交聯劑甲叉雙丙烯酰胺、導電介質氯化鈉、電化學發光體系三聯吡啶氯化釕/三正丙胺、引發劑過硫酸銨和加速劑四甲基乙二胺混合形成紅色透明溶液，室溫下或烘箱加熱成膠。本發明制備的電化學發光水凝膠有效固定了電化學發光物質，不僅保留水凝膠良好的透光性和可拉伸性，還具有良好的導電性、均一性和電化學發光性質，該水凝膠可應用于發光顯示器，具有可循環、低引發電壓等優點。

技術領域

本發明屬于復合材料合成與應用領域，涉及一種用于發光顯示器的離子導電電化學發光水凝膠(NaCl/Ru(bpy)₃Cl₂/TPA/APAM水凝膠)的制備。

背景技術

電化學發光由于高靈敏度、穩定性和簡單性，在生物分析和環境分析等領域得到了廣泛的研究。Ru(bpy)₃Cl₂/TPA作為經典的電化學發光體系，具有良好的可循環性、穩定性和發光強度，應用于電化學發光器件能夠更好地滿足日益增長的低成本、一次性或可重復使用顯示器的需求，有望成為有機發光二極管的替代品。

水凝膠是一類在水中能夠溶脹又不能被水溶解的交聯聚合物的統稱，其中陰離子型聚丙烯酰胺(APAM)水凝膠兼具吸附性、絮凝性、分散性等特點，在食品、環境等領域中的應用十分廣闊。導電水凝膠作為水凝膠重要的分支，具有良好的導電性、透光性、可拉伸性等，可作為發光顯示器的低成本基底材料，極大地拓寬了水凝膠在能源、電子顯示器、電學檢測等領域的應用。

導電水凝膠可分為普通水凝膠、電子導電水凝膠和離子導電水凝膠。其中離子導電水凝膠通常將離子液體或無機鹽離子(如氯化鈉等)和水凝膠相結合以改善水凝膠的導電性，但是離子液體具有水溶性差、毒性大、成本較高等缺點，限制了其應用。氯化鈉具有離子遷移速率高、水溶性好、環境友好、成本低、化學和熱穩定性高、生物相容性好、可大規模生產等優點，不僅是提高水凝膠導電性的理想選擇，而且可提高水凝膠的保水能力。

目前簡單的物理摻雜不能有效地固定介質(電化學發光體系及導電離子)，制成的復合電化學發光水凝膠在使用環境下(如含水相)，所摻雜的介質容易擴散流失，影響了其顯示性能，提高了應用成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于發光顯示器的離子導電電化學發光水凝膠及其制備方法。本發明利用陰離子型聚丙烯酰胺水凝膠骨架引入靜電吸附作用，更好地固定電化學發光物質(如Ru(bpy)₃²⁺)，從而獲得性能穩定的電化學發光水凝膠。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種離子導電電化學發光水凝膠，該離子導電電化學發光水凝膠包括陰離子型聚丙烯酰胺(APAM)水凝膠基底，以及分散在該水凝膠基底的三維網絡結構中的電化學發光物質和離子導電介質。

優選的，所述離子導電電化學發光水凝膠是通過將電化學發光物質和離子導電介質吸附在陰離子型聚丙烯酰胺水凝膠的三維網絡結構而形成的復合電化學發光水凝膠，其中，電化學發光物質選自三聯吡啶氯化釕/三正丙胺電化學發光體系(Ru(bpy)₃Cl₂/TPA)，離子導電介質選自氯化鈉(NaCl)，在陰離子型聚丙烯酰胺水凝膠的交聯體系中三聯吡啶氯化釕的摩爾濃度為0.1mM～10mM，三正丙胺的摩爾濃度為1mM～100mM，氯化鈉的摩爾濃度為0.1M～1M。

優選的，所述離子導電電化學發光水凝膠的電導率為0.005s/m～0.05s/m。

優選的，所述離子導電電化學發光水凝膠的發光電位為1.0V～5.0V。

上述離子導電電化學發光水凝膠的制備方法，包括以下步驟：