[發(fā)明專利]一種可大面積制備聚噻吩薄膜的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911340076.8
• 申請(qǐng)日: 2019-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN111349254B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫寬;陳瑞;汪海燕;韋洲崟;李猛;周永利;鄭玉杰;陳珊珊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J5/18
• 分類號(hào): C08J5/18;C08G61/12;C08L65/00
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發(fā)明提供一種可大面積制備聚噻吩薄膜的方法，首先制備包括氧化劑溶液和噻吩單體溶液的前驅(qū)液。所述氧化劑溶液是將過(guò)渡金屬氧化物與酸混合后加入表面活性劑制得。所述噻吩單體溶液是將酸性溶液與噻吩單體混合得到。薄膜的制備過(guò)程中，在襯底上涂覆一層氧化劑溶液，再涂覆一層或浸泡于單體溶液，然后先后浸泡于兩種有機(jī)溶劑，最后加熱干燥得到聚噻吩薄膜。本發(fā)明的聚噻吩薄膜制備方法為連續(xù)溶液沉積方法，制備工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需高溫或真空即可進(jìn)行有效制備。另外，本發(fā)明的聚噻吩薄膜可在不同面積、多種襯底上直接制備聚噻吩薄膜，生產(chǎn)步驟快速、簡(jiǎn)單且極大降低了生產(chǎn)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及導(dǎo)電高分子材料制備技術(shù)，具體是一種可大面積制備聚噻吩薄膜的方法。

背景技術(shù)

聚噻吩薄膜具有許多獨(dú)特的性能，如導(dǎo)電性、環(huán)境穩(wěn)定性、非線性光學(xué)性質(zhì)等，可廣泛運(yùn)用于太陽(yáng)能電池、熱電器件、電致變色器件等。但由于聚噻吩在溶劑中溶解度極低，極大地限制了其成膜工藝的發(fā)展和在器件中的應(yīng)用。

原位聚合聚噻吩薄膜是制備聚噻吩薄膜的一種重要方式，但由于噻吩單體氧化電位高，合成聚噻吩的難度很大。目前原位合成噻吩薄膜最常用的方法為電化學(xué)合成，該方法可以通過(guò)施加足夠的電壓促使聚合反應(yīng)的發(fā)生得到聚噻吩薄膜。但是噻吩聚合所需電位高于聚噻吩過(guò)氧化的電位，往往得到的產(chǎn)物含有過(guò)氧化的聚噻吩，降低了薄膜品質(zhì)。當(dāng)往電解液中加入一些路易斯酸如三氟化硼乙醚可以在一定程度上降低氧化電位，減少過(guò)氧化現(xiàn)象的發(fā)生，提升聚噻吩薄膜品質(zhì)。但是電化學(xué)合成成本高昂，且需要導(dǎo)電基底，使得聚噻吩無(wú)法在工業(yè)生產(chǎn)中常用的不導(dǎo)電的基底如玻璃和塑料表面原位聚合成薄膜，一方面限制了其在一些光電器件和柔性可穿戴設(shè)備的應(yīng)用，另一方面不能進(jìn)行大規(guī)模制備滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。

因此，研究一種可在環(huán)境條件下快速、簡(jiǎn)便、可大面積并可在多種襯底上原位合成聚噻吩薄膜的聚噻吩薄膜制備方法具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和商業(yè)價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可大面積制備聚噻吩薄膜的方法，其特征在于，包括以下步驟:

1)前驅(qū)液的制備：

1.1)氧化劑溶液的制備

將過(guò)渡金屬氧化物與酸混合，混合物中，金屬氧化物濃度為0.01～0.03mol/L；

攪拌所述混合物后靜置，加入表面活性劑，獲得氧化劑溶液；

所述金屬氧化物選自CuO、V₂O₅、Co₃O₄、MoO₃或MnO₂中的一種；

所述酸為礦物質(zhì)酸或有機(jī)酸中的強(qiáng)酸；

所述氧化劑溶液中，表面活性劑濃度為10^-5～10^-2mol/L。

1.2)噻吩單體溶液的制備

制備酸性溶液A，再將酸性溶液A與噻吩單體混合得到單體溶液；

混合時(shí)，溶液中的酸性溶質(zhì)濃度為0.001～1mol/L，溶液中的噻吩單體的體積濃度為10％～95％；

所述酸性溶液A是將甲烷磺酸、苯磺酸、對(duì)甲苯磺酸、萘磺酸或三氟甲烷磺酸中的一種酸性溶質(zhì)溶解于溶劑制得；

2)薄膜的制備：

在襯底上涂覆一層1.1)配制的氧化劑溶液，再涂覆一層或浸泡于1.2)配制的單體溶液，然后浸泡于第一種有機(jī)溶劑30秒～10分鐘，加熱干燥，再浸泡于第二種有機(jī)溶劑1-10min；最后加熱干燥得到聚噻吩薄膜。

進(jìn)一步，步驟1.1)中所述噻吩單體為(Ⅰ)、(Ⅱ)或(Ⅲ)中的一種：