[发明专利]一种聚3;4-乙烯二氧噻吩纳米网状薄膜PEDOT-PD及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种聚3,4‑乙烯二氧噻吩纳米网状薄膜PEDOT‑PD及制备方法。所述的聚3,4‑乙烯二氧噻吩纳米薄膜(PEDOT‑PD)呈网状结构。所述的制备方法为：在三电极电解池体系中，以3,4‑乙烯二氧噻吩为单体，以四乙基六氟磷酸铵为支持电解质，以二氯甲烷为电解溶剂，混合均匀得到电解液，以氧化铟锡导电玻璃电极为工作电极，以铂电极为辅助电极，以银/氯化银电极为参比电极，在室温下采用恒电位法，在1.3～1.7V电压条件下进行电化学聚合反应，得到沉积在工作电极上的聚合物薄膜，经淋洗、烘干得到聚3,4‑乙烯二氧噻吩纳米网状薄膜PEDOT‑PD。将制备所得的聚合物薄膜应用于超级电容器电极材料，比容量达到80～90F/g。

技术领域

本发明涉及一种聚3,4-乙烯二氧噻吩纳米网状薄膜(PEDOT-PD)及其制备方法，此方法合成的聚合物纳米网状薄膜可应用于超级电容器中。

背景技术

导电聚合物由于其结构的多样化以及可控性、质量轻、易加工等特点，在生物医药方面、电致变色材料、太阳能电池以及超级电容器等领域呈现出广泛的应用前景。

超级电容器作为一种新型电化学储能器件，凭借其较长的循环使用寿命、环境友好及安全性能高等优点，受到广泛的研究和关注。超级电容器的电极材料可分为三类：多孔碳材料、金属氧化物以及导电聚合物，导电聚合物作为超级电容器的研究对象起步相对比较晚，由于该类材料具有制备方便、成本低、比容高等优点，近年来成为超级电容器电极材料研究的热门。聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)具有很好的导电性，稳定性好，并且具有很好的成膜性，是应用于超级电容器电极的导电聚合物优选材料。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种聚3,4-乙烯二氧噻吩纳米网状薄膜(PEDOT-PD)及其制备方法与应用。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明所述的聚3,4-乙烯二氧噻吩纳米网状薄膜(PEDOT-PD)具体按照如下步骤进行制备：

在三电极电解池体系中，以3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)为单体，以四乙基六氟磷酸铵(TEAPF₆)为支持电解质，以二氯甲烷为电解溶剂，混合均匀得到电解液，以氧化铟锡导电玻璃(ITO)电极为工作电极，以铂电极为辅助电极，以银/氯化银电极为参比电极，在室温下采用恒电位法，在1.3～1.7V电压条件下进行电化学聚合反应，当聚合电量达到0.05～0.2C时，聚合结束，在-1～-0.7V负电位下脱掺杂50～100s，得到沉积在工作电极上的聚合物薄膜，经淋洗、烘干得到聚3,4-乙烯二氧噻吩纳米网状薄膜(PEDOT-PD)；所述的电解液中，所述的3,4-乙烯二氧噻吩单体的初始终浓度为1～10mmol/L；所述的支持电解质四乙基六氟磷酸铵(TEAPF₆)的初始终浓度为0.01～0.1mol/L。

进一步，本发明中所述的3,4-乙烯二氧噻吩单体的初始终浓度优选为5mmol/L；所述的支持电解质四乙基六氟磷酸铵(TEAPF₆)的初始终浓度优选为0.1mol/L；所述的二氯甲烷溶剂规格为分析纯。

进一步，所述的工作电极依次经过0.3％氢氧化钠溶液、乙醇、丙酮、甲苯、乙醇、丙酮分别超声清洗15～20min，用氮气吹干所述的工作电极表面剩余溶剂后置于60℃真空干燥箱干燥1～2h，备用。

进一步，优选所述的恒电位聚合法为：在上述电解液环境中，在1.4V电压条件下聚合，当聚合电量达到0.05～0.2C时聚合结束，并且在-0.8V负电位下脱掺杂50～100s，经淋洗后得到聚3,4-乙烯二氧噻吩纳米网状薄膜(PEDOT-PD)。

再进一步，所述的淋洗、烘干过程具体操作为：用二氯甲烷淋洗沉积在工作电极上的聚合物薄膜，然后将所述的聚合物薄膜置于60～80℃真空干燥箱中干燥10～12h后得到成品聚3,4-乙烯二氧噻吩纳米网状薄膜(PEDOT-PD)。