[发明专利]一种多孔自支撑PEDOT:PSS导电薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔自支撑PEDOT:PSS导电薄膜及其制备方法。该制备方法将纳米颗粒与PEDOT:PSS混合，制备出自支撑PEDOT:PSS/纳米颗粒薄膜，最后再除去纳米颗粒，得到多孔自支撑PEDOT:PSS导电薄膜。其导电薄膜有上述方法制得。该方法简单可行，制备出的多孔PEDOT:PSS薄膜表现出较高的电导率以及良好的自支撑性，且可通过纳米颗粒的粒径、形状及添加量控制薄膜孔径的大小及分布，在柔性超级电容器电极材料领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及柔性电极材料技术领域，尤其是一种多孔自支撑PEDOT:PSS导电薄膜及其制备方法。

背景技术

随着全球科技迅速发展，人们对于电子器件耐久性及可弯曲性等性能的要求越来越高，随之而来的柔性电子器件的需求越来紧迫。与此同时，随着可穿戴设备、柔性显示屏等相继面世，极大地引发了人们对于柔性器件研究的热潮，柔性超级电容器就是其中之一。

超级电容器是一种介于充电电池和传统电容器之间的新型储能装置。相较于充电电池，超级电容器具备有更高的储能密度、更短的充放电时间和更长的寿命。根据超级电容器能量密度公式：E=1/2CV2，可知，可以通过增大电极材料的比电容来提高超级电容器的能量密度。多孔材料作为超级电容器电极材料，使得电解液与电极之间的接触面积增大，从而具有更高的表面利用率，提高了表面积比电容。所以要实现柔性超级电容器的成功制备，柔性电极是必备材料。

聚3,4-乙烯二氧噻吩（PEDOT）是一种导电聚合物，有着导电性高，化学性好，耐高温，透光性好等优点，但PEDOT本身不溶的特点，很大程度上制约了PEDOT的应用。PEDOT:PSS是由PEDOT和聚苯乙烯磺酸盐PSS两种物质按一定比例混合在一起，极大地提升了PEDOT的溶解性，且具备导电性良好、质轻、柔韧性好、空气稳定性好等优点。但PEDOT:PSS薄膜本身表面平整且致密的特点，制约了其在超级电容器电极材料方面的应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种多孔自支撑PEDOT:PSS导电薄膜及其制备方法，能在实现电极材料柔性的同时增加电极的比表面积。

为了达到上述目的，本发明所设计的一种多孔自支撑PEDOT:PSS导电薄膜的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）、在PEDOT:PSS水溶液中掺入纳米颗粒，搅拌分散得到分散液；

（2）、将步骤（1）得到的分散液滴入稀硫酸中，使得PEDOT:PSS/纳米颗粒析出，获得PEDOT:PSS/纳米颗粒的片状析出物；

（3）、将步骤（2）中得到的片状析出物加入去离子水后搅拌均匀，获得PEDT:PSS/纳米颗粒均匀胶体；

（4）、将步骤（3）所获得的胶体用滤膜抽滤，放入烘箱烘干，制备成微米级别的PEDOT:PSS/纳米颗粒复合薄膜；

（5）、将步骤（4）所获得复合薄膜放入丙酮中浸泡，溶解滤膜，得到自支撑PEDOT:PSS/纳米颗粒复合薄膜；

（6）、将步骤（5）所得的自支撑PEDOT:PSS/纳米颗粒复合薄膜用去离子水清洗，放入烘箱烘干，得到最终导电薄膜。

作为优选，步骤（1）中纳米颗粒为二氧化硅纳米球、二氧化硅纳米棒、聚苯乙烯微球；纳米球的直径为30-300nm，纳米棒的直径为30-300nm，纳米棒的长径比为10-30，纳米颗粒添加量为与PEDOT：PSS水溶液的体积比为10%-30%；当纳米颗粒为二氧化硅纳米球或二氧化硅纳米棒时，将步骤（5）得到的自支撑PEDOT:PSS/纳米颗粒复合薄膜放入HF水溶液中浸泡，除去纳米颗粒，再进入步骤（6）。

作为优选，步骤（1）中搅拌24-48h后得到分散液。

作为优选，步骤（2）中所使用的稀硫酸的浓度为0.2-18mol/L。