導電高分子材料的應(yīng)用面廣,種類多,但是由于加工應(yīng)用困難,到目前為止,成功商業(yè)化的導電高分子材料只有聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等,其中最成功的是拜爾公司研發(fā)的PEDOT:PSS(聚乙撐二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸)水分散液。通常,聚乙撐二氧噻吩通過聚苯乙烯磺酸摻雜并乳化后,分散于水中制成水性涂料或者水性油墨加以應(yīng)用。遺憾的是,在工業(yè)化生產(chǎn)中乳液聚合出來的PEDOT:PSS通常為納米球狀,這種納米球狀結(jié)構(gòu)限制了其工業(yè)應(yīng)用范圍。針對這一問題,本論文首先研究了乳液聚合合成的PEDOT:PSS(聚乙撐二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸)和反相乳液聚合合成的PEDOT:AOT(聚乙撐二氧噻吩:丁二酸二辛酯磺酸)納米微觀結(jié)構(gòu)對于宏觀性能的影響,進一步研究了PEDOT:PSS與銀納米線的復合及其性能,力求擴大聚乙撐二氧噻吩在工業(yè)上的應(yīng)用范圍,以期將PEDOT:PSS/無機復合材料應(yīng)用于高新技術(shù)領(lǐng)域。研究結(jié)果表明,與乳液聚合法制備得到得的納米球狀PEDOT:PSS相比,反相乳液聚合制備得到的PEDOT:AOT從微觀形貌而言具有納米線、納米棒狀結(jié)構(gòu),制得的導電膜在吸塑后能保持較好的導電性。綜合考慮生產(chǎn)成本、工藝難度、設(shè)備投資等方面的因素,PEDOT:PSS比反相乳液聚合得到的PEDOT:AOT更有優(yōu)勢。因此,本文進一步利用PEDOT:PSS與納米銀線進行復合,制備得到低成本、柔韌性更好的銀納米線/PEODT:PSS復合材料,并初步研究了材料在有機太陽能電池中的應(yīng)用。結(jié)果發(fā)現(xiàn),這種銀納米線/PEDOT:PSS/有機感光層(P3HT:PCBM)/Al復合材料(其中P3HT:PCBM為聚3-己基噻吩:富勒烯衍生物,Al為鋁),在AM1.5(100 mW/cm~2)的模擬太陽光照下,光電轉(zhuǎn)換效率可以達到2.13%,說明了本文制備得到的銀納米線/PEDOT:PSS復合材料具有替代ITO(氧化銦錫)的可行性,有望在柔性屏或者有機太陽能電池中得到應(yīng)用。
【學位單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ316.334;TB332
【部分圖文】：

.1 導電高分子.1.1 導電高分子概述隨著時代的發(fā)展，材料的通用屬性已經(jīng)有了新的發(fā)展，例如陶瓷不再只是且脆，高分子材料也不全是絕緣體。1978 年美國物理學家 Alen Heeger、美國家 Alan MacDiarmid、日本化學家 Hideki Shirakawa 共同發(fā)現(xiàn)碘摻雜后的聚乙導率可以接近金屬[1]，從而開啟了材料學的一個新領(lǐng)域——導電高分子材料此發(fā)現(xiàn)，他們共同獲得了 2000 年的諾貝爾化學獎。聚乙炔是結(jié)構(gòu)最簡單并且最早被發(fā)現(xiàn)的本征型導電高分子，然而，由于其氣中容易被氧化而造成穩(wěn)定性不好，使得應(yīng)用受到限制，隨后陸續(xù)有新結(jié)構(gòu)電高分子材料不斷被開發(fā)出來。圖 1-1 是幾種典型的導電高分子結(jié)構(gòu)，從中可出絕大部分導電高分子都具有五環(huán)或者六環(huán)這樣的共軛結(jié)構(gòu)[2]。

交通大學工程碩士學位論文 第一章 緒論特性，即較高的分子量，從而帶來高電導率和可以結(jié)構(gòu)化設(shè)計的特性，具有輕，易加工，用途多樣化的特點。導電高分子摻雜原理見圖 1-2。P 型摻雜時，受體從 HOMO 能級（最高占據(jù)軌道 Highest Occupied Molecular Orbital）獲得電子，產(chǎn)生空穴，空穴即為載流從而出現(xiàn)了導電性；N 型摻雜時，供體向共軛高分子的 LUMO 能級（最低未子軌道 Lowest Unoccupied Molecular Orbital）注入電子，電子即為載流子，從現(xiàn)出了導電性。與無機半導體的摻雜不同的是，這種對導電高分子的摻雜通荷的轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)，其實質(zhì)是一個氧化還原過程。

圖 1-2 化學摻雜引起能帶變化的模式圖[4]attern diagram of energy band changes induced by chem導電高分子的種類已經(jīng)很多，除了研究最多的還包括了本課題聚焦的聚噻吩的衍生物道，PEDOT[5]是目前最好的導電高分子之一，高(high conductivity)[6]、霧度低、透光率高、還原電位低(low redox potential)等優(yōu)點，并且經(jīng)受了市場的考驗。
【參考文獻】

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1 郭宜魯;武培怡;;傅立葉變換紅外光譜對琥珀酸-2-乙基己基磺酸鈉非極性溶液中反膠束結(jié)構(gòu)的研究[J];化學學報;2008年14期

2 熊平;導電高分子在固體鉭電解電容器中的應(yīng)用[J];成都電子機械高等�？茖W校學報;2004年04期

3 孫建平,李寶銘,吳洪才;十二烷基苯磺酸摻雜聚苯胺的性能研究[J];精細化工;2002年10期

本文編號：2839339