[发明专利]胶束刻蚀制备聚（3,4-二氧乙烯噻吩）纳米图案的方法

说明书

本发明涉及一种胶束刻蚀制备聚(3,4‑二氧乙烯噻吩)纳米图案的方法，包括如下步骤，1)处理基板，清洗玻璃基板，除去杂物和羟基化，将其置于湿度为40‑80％的环境中；2)旋涂氧化物薄膜，将氧化剂溶液滴加到玻璃基板上，旋转玻璃基板，静置一段时间；3)形成聚(3,4‑二氧乙烯噻吩)纳米图案，将形成有氧化剂薄膜的玻璃基板置于气相合成室内，加热(3,4‑二氧乙烯噻吩)单体，控制气相合成室内湿度和温度，反应，清洗，干燥，得到聚(3,4‑二氧乙烯噻吩)纳米图案，本方法操作简单，便于控制尺寸，稳定性高，成本低廉，纳米图案上的孔洞尺寸达到纳米级，导电率高。

技术领域

本发明属于一种纳米材料技术领域，具体是涉及到一种胶束刻蚀制备聚(3,4-二氧乙烯噻吩)纳米图案的方法。

背景技术

现有技术中，利用羟酸盐聚苯乙烯纳米小球在聚(3,4-二氧乙烯噻吩)薄膜上刻蚀出具有规则的蜂窝状纳米图案。现有技术先将含有羟酸盐聚苯乙烯纳米小球的水溶液涂敷在具有导电性的基板上(FTO、ITO、金等)，待水蒸发后，单层纳米小球铺展并规则排列在基板上。然后将基板至于含有3,4-二氧乙烯噻吩(3,4-二氧乙烯噻吩单体)的溶液之中，采用电化学的方法进行合成，聚(3,4-二氧乙烯噻吩)生长在纳米小球阵列中的缝隙之中，然后利用四氢呋喃溶剂将纳米小球溶解洗去，最后留下具有蜂窝状的聚(3,4-二氧乙烯噻吩)图案薄膜。

这种技术存在的问题主要是：

1、技术实现成本高：主要由羟酸盐聚苯乙烯纳米小球价格昂贵导致成本高。

2、技术实现过程复杂：技术实现过程包括纳米小球的涂敷，电化学的合成和纳米小球的洗脱等过程，其中操作过程要求较高。

3、电化学合成要求基板必须具有导电性，非导电性基本不适合该技术实现。

3,4-二氧乙烯噻吩单体在改性PI表面液相沉降聚合制备聚(3,4-二氧乙烯噻吩)/PI复合膜及导电性研究，张美娟，2013年华南理工大学硕士论文，公开了制备聚(3,4-二氧乙烯噻吩)膜的方法，比如电化学聚合法、物理涂覆法和原位聚合法，原位聚合法中包括直接聚合法、溶液聚合吸附法、化学气相沉积法、气相沉积聚合法液相沉降聚合法以及其他聚合方法，气相沉积聚合法为，将附氧化剂膜的基材置于3,4-二氧乙烯噻吩单体蒸汽中，使3,4-二氧乙烯噻吩单体分子沉降到基材表面氧化聚合成膜，并表示在酸性条件下，3,4-二氧乙烯噻吩单体活性较高，需要添加弱碱性的吡啶等抑制副反应。在对甲基苯磺酸铁的正丁醇溶液中加入少量吡啶，混合液旋涂与玻璃基材后，在80℃下干燥，转移至60℃饱和的3,4-二氧乙烯噻吩单体蒸汽中反应，得到电导率为1354S/cm的聚(3,4-二氧乙烯噻吩)薄膜。同时也指出其缺陷，即对水汽非常敏感，湿度允许波动范围窄，产物面积小，不能满足光电器件发展需要。

化学气相沉积制备聚羟基功能化3，4－乙烯二氧噻吩膜及其性能研究，张晓兰等，材料开发与应用，2020.2月公开的文献公开了具体的方法，即：

1、基底依次放入洗洁精、去离子水、丙酮、二氯甲烷、异丙醇中分别超声清洗15min，随后放入110℃鼓风干燥箱中干燥。为了增加叉指基底与氧化剂膜的粘结性，使用等离子体刻蚀设备对基底表面进行处理，处理功率为400W，时间为600s，压力为25Pa。

2、将丁醇溶液和氧化剂溶液混合，滴加在基底中央，旋涂，得到不同厚度的氧化剂膜。

3、将旋转涂覆得到的不同厚度氧化剂膜、200mg羟甲基-3,4-二氧乙烯噻吩置于气相沉积聚合炉中。在石英管一端放置适量甲醇(甲醇蒸汽浸润氧化剂使其保持离子态，从而氧化单体)，抽真空，通氮气3次，排除石英管内的氧气。设置沉积聚合温度80℃，时间4h，在真空下进行沉积反应。聚合完成后待炉内温度降至室温，取出有聚(羟甲基-3,4-二氧乙烯噻吩)薄膜的基底，放入甲醇中，浸渍10min后用大量甲醇冲洗，充分洗去残留的未反应的氧化剂和一些低聚体，经氮气吹干后得到聚(羟甲基-3,4-二氧乙烯噻吩)薄膜。