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發布時間：2021-01-22 13:38
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導電聚合物
聚3,4-已烯二氧s吩(PEDOT)是一種新型的導電聚合物。在眾多導電聚合物中，聚(3，4一乙撐二氧S吩)(簡稱為PEDT)。埃洛石(HNTs)是一種天然礦物,具有納米管狀結構。HNTs雖然是一種絕緣材料,但將其和PEDOT共混能夠很好的提高PEDOT的電導率。同時HNTs的加入也起到了模板的作用,能夠合成1維的PEDOT。本實驗中EDOT通過化學氧化反應,使合成的PEDOT成功包覆在HNTs的表面,制備了復合材料HNTs/PEDOT,而且保持了HNTs納米管的形貌。然后以HNTs/PEDOT為模板,利用導電聚合物PEDOT和KMn O4之間的反應,將KMn O4還原成Mn O2,并且使其成功包覆在HNTs/PEDOT的表面,得到了復合材料HNTs/PEDOT/Mn O2。通過將高電導率的HNTs/PEDOT和高比電容的Mn O2兩種物質復合,得到的HNTs/PEDOT/Mn O2的比電容(155 F/g)相比HNTs/PEDOT(45F/g)提高了3倍多。
?PEDOT:PSSHTL
PEDOT:PSS HTL在器件中主要起著收集和傳輸來自鈣鈦礦光吸收層的空穴的作用[6]。盡管PEDOT:PSS HTL具有透光率優異和制備工藝簡單等優點, 但是依然存在兩個關鍵問題[7, 8, 9, 10, 11]有待進一步解決。其一, PEDOT:PSS HTL的導電性能相對較弱, 在其內部電荷無法地傳輸, 導致HTL和鈣鈦礦層界面處出現電荷累積, 加大了器件的漏電流[7]; 其二, PEDOT:PSS HTL表面缺少鈣鈦礦形核和生長的有利位置以及存在鈣鈦礦溶液的潤濕性問題, 較難獲得晶粒尺寸大且覆蓋率高的鈣鈦礦層[8, 11]。分別用陰陽離子交換樹脂交換無機鹽離子4h，得到PEDOT/PSS深藍色溶液。為此, 研究人員嘗試引入添加劑對PEDOT:PSS HTL進行修飾。目前已有少量的添加劑用于PEDOT:PSS HTL, 如二甲j亞砜(DMSO)[7]、聚氧h乙烯(PEO)[9]、甲磺酸(MSA)[10]和氧化石墨(GO)[11], 這些添加劑解決上述兩個問題的側重點有所不同。例如, DMSO主要是提升PEDOT:PSS HTL的導電性能, 其原因在于DMSO能弱化PEDOT分子鏈和PSS分子鏈之間的交互作用, 進而促使PEDOT富集相的形成; GO主要是通過改善鈣鈦礦溶液在PEDOT:PSS HTL表面的潤濕性, 達到降低鈣鈦礦非均勻形核能的目的。然而, 目前鮮有同時將兩種不同功能的添加劑用于修飾PEDOT:PSS HTL的報道。此外, 超級電容器和導電薄膜等領域的研究表明, 具有獨特電學和機械性能的碳納米管(CNTs)能改進PEDOT:PSS膜的導電性能[12, 13]。同樣值得借鑒的是Zhang等[14]的研究工作, 他們發現將CNTs摻入鈣鈦礦層能促進晶粒的生長。
利用電化學陽極氧化方法制備了高度有序的TiO_2納米管陣列,采用旋涂方法在納米管表面制作一層聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)∶聚(b乙x磺酸)(PEDOT∶PSS)薄膜構建PEDOT∶PSS/TiO_2納米管肖特基結并研究了其紫外探測性能。通過掃描電子顯微鏡(SEM)對TiO_2納米管和PEDOT∶PSS進行表面微觀形貌表征。1-1000mPa?s（在20℃和100S-1的剪切速率下用流變儀測定），粘度最j為40-150mPa?s。通過測試不同光照強度、不同偏壓下的電壓-電流和電流-時間曲線研究PEDOT∶PSS/TiO_2納米管肖特基結在紫外光(UV)下的光電探測性能。由于TiO_2納米管較高的比表面積和PEDOT∶PSS較高的透射率,PEDOT∶PSS/TiO_2納米管肖特基結具有優良的紫外光電探測性能。實驗發現,在1 V偏壓和光照強度為2. 14 m W/cm2的375 nm紫外光照射下,PEDOT∶PSS/TiO_2納米管肖特基結的光電流可達973. 5μA,響應度為2. 23 A/W,外達736. 5%。實驗結果表明PEDOT∶PSS/TiO_2納米管肖特基結的紫外探測結構性能良好。
導電聚合物聚乙撐二氧噻吩摻雜聚（磺酸鹽）（PEDOT:PSS）具有優異的生物相容性、高導電率以及的耐水性等優點，被廣泛用于太陽能電池、發光二極管、電化學晶體管、超級電容器以及生物醫學等領域。可印刷﹑便攜式和可穿戴式的柔性OSC產品能搶占傳統硅光伏市場的份額。其中，在生物醫學領域其相較于無機半導體優異的柔性使其在構筑柔性生物電子器件方面起到難以替代的作用。但是，目前PEDOT:PSS在該領域的應用形態主要以膜形態為主，聚合物膜與生物物性方面的顯著差異限制了其性能穩定性和器件壽命。近來，PEDOT:PSS導電凝膠體系的出現為解決這一問題帶來了新的策略。
