自抑制法制備PEDOT厚膜和PEDOT/Te量子點復合薄膜

有機-無機復合熱電材料不僅具有有機材料質輕、高延展性、低成本、易制備等優(yōu)點，而且可以獲得比純有機材料更加優(yōu)異的熱電性能，近年來持續(xù)受到熱點關注。印刷方法制備了高導電的PEDOT:PSS/AgNW雜化透明薄膜。然而，傳統(tǒng)的采用原位聚合或機械混合法制得的有機/無機復合熱電材料，存在著無機納米顆粒難分散、易氧化、粒徑大小難以控制以及無機相添加量過大（通常>25wt%）等問題，削弱了實際的復合效果，極大地阻礙了有機/無機復合熱電材料的進展。

近日，中國科x院上海硅酸鹽研究所研究員陳立東、副研究員姚琴的研究團隊在聚3,4-乙烯二氧s吩（PEDOT）基有機/無機復合熱電材料領域取得新進展。電容器陰極材料采用PEDOT/PSS薄膜，一方面可以大幅度降低電容器的等效串聯(lián)電ESR，改進容量-頻率、阻抗-頻率特性。該團隊采用新型氧化劑，通過自抑制聚合法，獲得了高膜厚無氣孔PEDOT:DBSA-Te量子點復合熱電薄膜，相關成果相繼發(fā)表于NPG Asia Materials,2017,9,405；Angew.Chem.Int.Ed.2018,57,8037–8042，并獲得授權專利一項。

進一步通過調節(jié)氧化劑的比例可以控制Te含量和粒徑，x粒徑可達到量子點級（<5nm）。PSS在ITO基片上旋涂作為空穴傳輸層,并且在旋涂PEDOT∶PSS的過程中在與ITO玻璃平面垂直的方向施加一個誘導聚合物取向的高壓電場,試驗著重研究了所加電場強度對雙層器件:ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV/Al器件性能的影響。終，通過Te量子點的聲子散射機制，在較低的Te添加量下（2.1~5.8 wt%），實現(xiàn)了澤貝克系數(shù)和電導率的同時提升，獲得了功率因子超過100 mW/mK2的復合薄膜，比純的PEDOT:DBSA基體提高了50%以上。該項研究為未來有機-無機復合納米熱電材料制備展示了新的方法和思路。下一步，該團隊將探索更多基于此方法的PEDOT基復合材料的合成以及相關器件的制作。

單體3，4-乙撐二氧噻吩(EDOT)的合成情況

J、D、Stenger-Smith et．all于1998年采用下述方法合成了EDOT。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為：一種以MoO3/PEDOT:PSS薄膜作為空穴傳輸層的鈣鈦礦光伏電池，其特征在于，電池由下到上依次包括透明導電襯底、MoO3/PEDOT:PSS空穴傳輸層、鈣鈦礦光敏層、電子傳輸層和反射電極。反應從l代二甘酸(HOOCH –s-CH COOH)開始，通過一系列的步驟合成2，5-二羧酸-3、4-乙撐二氧噻吩，然后通過催化劑脫羧而制成了3、4-乙撐二氧噻吩

該合成法產率低，成本高。改進或找到一種新的合成方法以提高EDOT的產率、降低生產成本是當前科研工作者的主要任務。筆者在合成EDOT的過程中對該方法進行了一些改進，如引入相轉移催化劑和沸石分子篩，提高了EDOT的產率。

PEDOT:PSS的應用領域:太陽能電池

    與傳統(tǒng)無機電池相比，聚合物太陽能電池具有重量輕、成本低、可濕法成膜大面積制造，可做柔性器件等優(yōu)點。厚膜電致發(fā)光：可經絲網印刷，制得透明電極，例如可用于厚膜電致發(fā)光。PEDOT/PSS應用主要體現(xiàn)在如下方面：一方面作為透明的導電層沉積在電極活性層表面或是沉積在電極基材表面；另一方面作為緩沖層沉積在透明電極和活性層之間。

PEDOT:PSS的應用領域:電致變色材料

    導電高分子的電致變色研究是電致變色領域中的重要研究方向。低溫全溶液加工非常適合印刷﹑卷對卷和刮涂加工，并且使柔性OSC產品具有低成本的優(yōu)勢。PEDOT/PSS水性涂料自身優(yōu)異的可加工性為規(guī)模制造大面積的電致變色器件提供了可能性。這類材料可應用于電致變色智能窗、電致變色顯示器、無眩反射鏡、電色儲存器件、紅外發(fā)s器件、雷達吸波材料等多個領域。

原位聚合法不需要特殊設備、操作簡單、膜厚可控、可涂布于各種形狀的表面，尤其對找不到合適溶液的導電聚合物和某些特殊表面具有優(yōu)勢，且聚合方式種類多樣，合成PEDOT薄膜的全過程中可通過摻雜改變聚合物結構，獲得的聚合物電導率高、應用前景廣闊，是制備PEDOT薄膜對電極新的趨勢。在陽極ITO電極上涂布一層PEDOT/PSS能大大提高了器件的性能：提高發(fā)光效率，降低開路電壓，延長器件壽命。 與以往傳統(tǒng)的和碳對電極相比，PEDOT具有高電導率、透明性以及柔性等優(yōu)點。三種薄膜制備方法各有優(yōu)缺點，促進了PEDOT薄膜對電極的發(fā)展，也使得DSSC取得了巨大的進步。