PEDOT/PSS-HNTs复合材料的温差电性能研究
发布时间：2022-02-10 19:54
有机高分子材料由于原料的广泛来源,易于通过调整结构、组分来达到相应物性的需求等独特的优势,被研究者们热衷。而导电高分子材料经过多年研究,已经可以初步应用于电学、磁学、热学、光学等交叉领域。聚（3,4-乙撑二氧噻吩）（PEDOT）是很有特色的导电高分子材料。在应用中,可与聚（对苯乙烯磺酸）（PSS）掺杂后分散于水中,形成稳定PEDOT/PSS胶体体系,而并未对PEDOT电导率产生消极影响。使用PEDOT/PSS胶体制作薄膜具有良好的导电性能、透明和热稳定性,其可以广泛应用于有机透明电极、触控屏幕、太阳能电池、传感器等新兴科学技术。对于导电高分子材料,如果其分子链沿载流子以高迁移率传输的方向有序排列,材料的电导率会大大提高。与碳纳米管的电导率（2×105 S/cm）相比,储量丰富的层状硅酸盐埃洛石纳米管HNTs几乎绝缘。这使得我们能更直观的研究纳米管的掺入对PEDOT/PSS薄膜的温差电性能的影响。为此,我们通过掺杂埃洛石纳米管试图使PEDOT/PSS高分子链有序排列,进而提高材料的电导率等性质。为此研究了不同埃洛石纳米管HNTs含量的PEDOT/PSS复合薄膜以及在...
【文章来源】：郑州大学河南省211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见有机导电高分子结构式
1.4.1 关于 PEDOT/PSS 材料简介聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)最早是由德国 BayerAG 实验室于上世纪 80年代合成的。作为典型的噻吩类导电高分子材料（图 1.2a），噻吩环 3、4 位上引入的乙撑二氧基增加了噻吩环内电子云密度，氧化电位降低，使 PEDOT 化学性质相当稳定。乙撑二氧基的引入，可以阻止单体噻吩环在聚合物聚合过程中 Cα、Cβ连接，从而使 PEDOT 分子链能更有序地排列[28]，同时促使 PEDOT中的 O 原子和 S 原子之间产生类似氢键的作用力，这种类氢键使离域电子分布更平均，降低分子禁带宽度[29]。有研究表明，PEDOT 吸收波长在 300 nm 左右，属于紫外光区而在可见光区范围内无吸收，换句话说就是它在可见光区透光性很好，所以说 PEDOT 材料在应用于透明电极非常合适。相比聚苯胺、聚吡咯等材料，PEDOT 的兼容性更好。另外，良好的电磁学性能、机械加工性能、较高的 PCE、生物相容性、长期化学稳定性等优点，使 PEDOT 材料在光伏电池器件、显示器材、生物传感、超级电容器等领域的研究和应用有着不可替代的地位。
整体显示材料的热导率降低。2.3.2 薄膜样品的温差电性能图2.1出示了掺杂4 wt%埃洛石纳米管PEDOT/PSS 复合薄膜材料的直流电导率 σ 随温度变化关系。（1） 电导率图 2.1 样品在不同工作温度下的直流电导率。由黑色方块、红色圆圈和绿色三角组成的三种曲线分别代表样品历经升温、降温和升温三个过程直流电导率的变化情况。整体来说，直流电导率 σ 随着测量温度的升高而略有降低趋势。这可能是因为在温度升高的过程中，薄膜样品中空穴（带正电荷的载流子）的浓度没有变化，但是被散射的空穴浓度逐渐增加。同时埃洛石纳米管是绝缘性的，一般情况下绝然体掺杂应该会导复合材料
【参考文献】：
期刊论文
[1]全湿法制备聚合物电致发光器件[J]. 赵凡凡,梁春军,何志群. 发光学报. 2012(02)
[2]牵伸倍率对PEDOT-PSS/PVA复合导电纤维结构与性能的影响[J]. 许英涛,李昕,李小宁,王锐,杨中开. 复合材料学报. 2012(03)
[3]有机太阳能电池的工作原理及研究进展[J]. 张福俊. 物理教学. 2010(10)
[4]反向胶束法制备聚3,4-乙烯二氧噻吩纳米粒子的光电性能和热稳定性[J]. 郑华靖,蒋亚东,徐建华,杨亚杰. 高等学校化学学报. 2010(08)
[5]导电聚（3,4-二氧乙基噻吩）应用研究进展[J]. 李玉真,徐景坤. 化工新型材料. 2007(03)
[6]渗流理论在复合型导电高分子材料研究中的应用[J]. 杨建高,刘成岑,施凯. 化工中间体. 2006(02)
[7]有机导电高分子材料的导电机制[J]. 乔永生,沈腊珍. 山西广播电视大学学报. 2005(02)
[8]聚合物基导电复合材料几种导电理论的评述[J]. 卢金荣,吴大军,陈国华. 塑料. 2004(05)
[9]方钴矿(NaFe4P12)-聚苯胺复合材料的制备及复合过程的研究[J]. 艾子萍,刘宏. 复合材料学报. 2004(02)
[10]导电高分子材料研究进展[J]. 付东升,张康助,张强. 现代塑料加工应用. 2004(01)
博士论文
[1]生物可降解导电聚膦腈高分子的合成及性能研究[D]. 张青松.武汉理工大学 2009
硕士论文
[1]苯胺类与富电子芳环交替共聚物的金属配合物催化合成及性能研究[D]. 李娟娟.新疆大学 2011
本文编号：3619432
【文章来源】：郑州大学河南省211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见有机导电高分子结构式
1.4.1 关于 PEDOT/PSS 材料简介聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)最早是由德国 BayerAG 实验室于上世纪 80年代合成的。作为典型的噻吩类导电高分子材料（图 1.2a），噻吩环 3、4 位上引入的乙撑二氧基增加了噻吩环内电子云密度，氧化电位降低，使 PEDOT 化学性质相当稳定。乙撑二氧基的引入，可以阻止单体噻吩环在聚合物聚合过程中 Cα、Cβ连接，从而使 PEDOT 分子链能更有序地排列[28]，同时促使 PEDOT中的 O 原子和 S 原子之间产生类似氢键的作用力，这种类氢键使离域电子分布更平均，降低分子禁带宽度[29]。有研究表明，PEDOT 吸收波长在 300 nm 左右，属于紫外光区而在可见光区范围内无吸收，换句话说就是它在可见光区透光性很好，所以说 PEDOT 材料在应用于透明电极非常合适。相比聚苯胺、聚吡咯等材料，PEDOT 的兼容性更好。另外，良好的电磁学性能、机械加工性能、较高的 PCE、生物相容性、长期化学稳定性等优点，使 PEDOT 材料在光伏电池器件、显示器材、生物传感、超级电容器等领域的研究和应用有着不可替代的地位。
整体显示材料的热导率降低。2.3.2 薄膜样品的温差电性能图2.1出示了掺杂4 wt%埃洛石纳米管PEDOT/PSS 复合薄膜材料的直流电导率 σ 随温度变化关系。（1） 电导率图 2.1 样品在不同工作温度下的直流电导率。由黑色方块、红色圆圈和绿色三角组成的三种曲线分别代表样品历经升温、降温和升温三个过程直流电导率的变化情况。整体来说，直流电导率 σ 随着测量温度的升高而略有降低趋势。这可能是因为在温度升高的过程中，薄膜样品中空穴（带正电荷的载流子）的浓度没有变化，但是被散射的空穴浓度逐渐增加。同时埃洛石纳米管是绝缘性的，一般情况下绝然体掺杂应该会导复合材料
【参考文献】：
期刊论文
[1]全湿法制备聚合物电致发光器件[J]. 赵凡凡,梁春军,何志群. 发光学报. 2012(02)
[2]牵伸倍率对PEDOT-PSS/PVA复合导电纤维结构与性能的影响[J]. 许英涛,李昕,李小宁,王锐,杨中开. 复合材料学报. 2012(03)
[3]有机太阳能电池的工作原理及研究进展[J]. 张福俊. 物理教学. 2010(10)
[4]反向胶束法制备聚3,4-乙烯二氧噻吩纳米粒子的光电性能和热稳定性[J]. 郑华靖,蒋亚东,徐建华,杨亚杰. 高等学校化学学报. 2010(08)
[5]导电聚（3,4-二氧乙基噻吩）应用研究进展[J]. 李玉真,徐景坤. 化工新型材料. 2007(03)
[6]渗流理论在复合型导电高分子材料研究中的应用[J]. 杨建高,刘成岑,施凯. 化工中间体. 2006(02)
[7]有机导电高分子材料的导电机制[J]. 乔永生,沈腊珍. 山西广播电视大学学报. 2005(02)
[8]聚合物基导电复合材料几种导电理论的评述[J]. 卢金荣,吴大军,陈国华. 塑料. 2004(05)
[9]方钴矿(NaFe4P12)-聚苯胺复合材料的制备及复合过程的研究[J]. 艾子萍,刘宏. 复合材料学报. 2004(02)
[10]导电高分子材料研究进展[J]. 付东升,张康助,张强. 现代塑料加工应用. 2004(01)
博士论文
[1]生物可降解导电聚膦腈高分子的合成及性能研究[D]. 张青松.武汉理工大学 2009
硕士论文
[1]苯胺类与富电子芳环交替共聚物的金属配合物催化合成及性能研究[D]. 李娟娟.新疆大学 2011
本文编号：3619432
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