[发明专利]可溶性聚乙撑二氧噻吩的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可溶性聚乙撑二氧噻吩的制备方法，属于光电功能材料的制备技术。

背景技术

聚乙撑二氧噻吩[poly(3，4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT]作为新型导电材料令人关注，这是因为PEDOT与其它共轭聚合物相比，具有电导率高，热稳定性和化学、电化学稳定性等良好特点，使其成为高分子发光二极管、太阳能电池、超级电容器等器件的理想材料。

然而由于PEDOT极差的溶解性，大大阻碍了其进一步的推广应用，因此合成具有良好溶解能力的PEDOT成为该领域研究的焦点之一。上世纪90年代，德国的Bayer公司(商品名Baytron P)公司通过化学氧化法，在聚苯磺酸(PSS)的水溶液中聚合出了一种水溶性的PEDOT，使得PEDOT的使用性大大的提升，并且PSS作为掺杂剂提高了合成产物的导电率，因此成为目前唯一商业化的导电高分子，在许多光电子器件领域，特别是作为有机太阳能电池和发光二极管的空穴传输层，被广泛使用。然而这种材料由于溶于水，其对电子器件具有腐蚀性会降低器件的使用寿命；同时PSS作为一种强酸，对器件，特别是作为太阳能电池和发光二极管的基板材料氧化铟锡(ITO)也具有腐蚀性，减少ITO的使用寿命(W.H.Kim，A.J.Makinen，N.Nikolov，R.Shashidhar，H.Kim and Z.H.KafafiAppl.Phys.Lett.2002 80 3844)；另外PEDOT-PSS的能隙与目前最为常用电子器件的工作基板ITO并不能很好的匹配，会降低空穴的注入效率并导致器件的工作效率降低(J.Huang，P.F.Miller，J.S.Wilson，A.J.de Mello，J.C.de Mello and D.D.C.Bracley Adv.Funct.Mater.2005 15 290)，因此合成出能够溶解于普通有机溶剂同时不溶于水的PEDOT成为一个重点研究内容。最近，Adrich公司通过合成PEDOT与聚乙二醇(PEG)的嵌段共聚物成功的使得PEDOT溶解于普通的有机溶剂中，并且可以通过高氯酸和萘磺酸作为掺杂剂，改变产品的电导率(商品号649805、649791和649783)，并且有报告研究了该产品的光电性能证明其能够作为一种新型的功能材料在光电子器件领域得到广泛的应用(S.Sapp，S.Luebben，Y.B.Losovyj，P.Jeppson，D.L.Schulz and A.N.Caruso Appl.Phys.Lett.2006 88 152107)。然而该产品的合成需要通过阴离子聚合法，合成成本较高并且合成条件较为苛刻，并且PEO引入主链降低了PEDOT原本的共轭结构，会破坏PEDOT原本的光电特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可溶性聚乙撑二氧噻吩的制备方法，通过该方法制备的PEDOT在于易溶于普通的有机溶剂且不溶于水，具有广泛的应用性。

本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种可溶性聚乙撑二氧噻吩的制备方法，其特征在于包括以下过程：

(1)将乳化剂对十二烷基苯磺酸(DBSA)溶解于去离子水中，配制摩尔浓度为0.009～0.144mol/L的水溶液，将0.1～0.4ml的乙撑二氧噻吩(EDOT)加入到上述溶液之中，置于冰水浴中冷却并以10～50r/min的转数搅拌。

(2)将过硫酸铵或六水合三氯化铁溶于去离子水中，配制摩尔浓度为4.75×10^-3～0.0076mol/L的水溶液。该引发剂溶液置于冰水浴中冷却。

(3)将步骤(2)所配制的引发剂溶液与步骤(1)所配置的溶液按照体积量比为1∶(5～10)引发聚合反应。整个反应体系置于冰水浴中，在10～50r/min的转速下缓慢搅拌24～72小时，得到深蓝色的悬浮液。

(4)向步骤(3)制得的深蓝色悬浮液中加入丙酮破乳，通过过滤得到，聚乙撑二氧噻吩(PEDOT)，分别用丙酮及去离子水反复洗涤直至除去多余的未反应的EDOT，DBSA和过硫酸铵(三氯化铁)。将洗涤后的产物在30～60℃的条件下真空干燥12～24小时，最终得到深蓝色的聚乙撑二氧噻吩固体粉末。