[发明专利]一种导电聚合物有序纳米薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物材料领域，具体涉及一种导电聚合物有序纳米薄膜的制 备方法。

背景技术

导电聚合物作为具有广阔应用前景的新型材料(具有导电性能和其它性 能)，被发现以来逐渐成为研究的热点。20世纪80年代后半期，德国拜尔公司 成功开发了一种聚噻吩衍生物：3，4-聚乙撑二氧噻吩，简称PEDOT。PEDOT具 有较高的电导率和稳定性、较好的光学透明性以及易于合成的特点，在抗静电 涂层、有机显示器件、能量存储转化、传感器方面具有广泛的应用前景。在传 感器及有机显示器件方面，PEDOT薄膜，尤其是二维纳米薄膜得到了广泛的应用。 Ouyang等人采用旋涂法制备了PEODT/PSS纳米薄膜，他们将这种纳米薄膜作为 全塑性有机电致发光器件的电极材料。Huang等人采用旋涂法制备了PEDOT敏感 薄膜，将其作为传感器的敏感薄膜。但从研究结果来看，对于电致发光器件， 由于这类薄膜均为一种层间无序态薄膜，无序结构导致薄膜中载流子迁移速率 较低，增大了空穴注入层与ITO层的接触势垒，影响了器件的发光效率。而对 于气体敏感薄膜，由于薄膜处于无序态而导致可供气体分子吸附位置的无序， 使得气体分子在膜中的扩散吸附(脱附)速率较慢，从而降低了气体传感器的 灵敏度。

采用化学或电化学原位制备的PEDOT是不溶不熔的，因此在制备有序纳米 薄膜材料方面遇到困难。目前关于PEDOT有序纳米薄膜的工作主要包括以下两 方面：(1)利用可溶性的PEDOT/PSS和静电自组装(electrostatic self-assembly，ESA)的方法制备一种准有序的纳米薄膜结构。Tang等人采用 ESA法系统研究了PEDOT/PSS:PEI静电自组装过程，研究了这一体系在有机显 示器件上的应用，并发现这一准有序纳米薄膜改善了器件的发光效率；(2)对 PEDOT单体进行改性，利用常规方法制备二维有序纳米薄膜，如LB膜法。Fichet 等人通过改性PEDOT单体，获得了双亲性结构EDTMC14，EDTMC14可以较好的溶 于氯仿，他们将聚合的PEDTMC14转移到基片上，得到了有序PEDTMC14多层LB 膜，电导率测试表明这种导电聚合物LB的电导率较低(2×10^-2Scm^-1)，可以应 用于有机电子器件。

从目前研究来看，对PEDOT有序纳米薄膜的研究取得了一定的进展，但也 存在很多问题。首先ESA方法无法获得一种完全有序的层状结构，而且可溶性 的PEDOT:PSS聚合物电导率明显不如PEDOT高，影响了载流子的迁移速率；另 外，虽然通过单体的改性可以得到以PEDOT为基材料的有序结构，但是长烷基 链的加入明显降低了导电聚合物的电导率，因此迫切需要一种方法来得到结构 上严格有序的导电聚合物纳米薄膜，同时聚合物是原位制备的，分子链结构未 发生变化，不影响导电聚合物自身的电导率。这种方法获得的有序纳米薄膜， 在作为空穴注入材料时可以改善载流子的迁移效率；在作为气体敏感薄膜时， 可以提高气体分子在薄膜中的吸附和扩散速率，有效的提高器件性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种导电聚合物有序纳米薄膜的制 备方法，该方法所制备地薄膜克服了现有技术中所存在的缺陷，并且制备方法 合理简单，易于操作。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种导电聚合物有序纳米薄 膜的制备方法，通过修饰表面活性剂纳米薄膜，在多层膜中引入氧化剂活性点， 让导电聚合物单体吸附在氧化剂活性点发生聚合，得到导电聚合物/表面活性剂 层状有序纳米结构，包括以下步骤：

①将表面活性剂溶于溶剂中，形成表面活性剂单分子溶液；

②将氧化剂溶于亚相中，并调整溶液的pH值；

③将表面活性剂单分子溶液滴加于含氧化剂的亚相，并形成复合单分子膜；

④控制LB拉膜机滑障压缩复合单分子膜到成膜膜压，将处理后的基片采用 垂直成膜的方式将复合单分子膜转移至基片上；

⑤将沉积了复合单分子膜的基片首先暴露于氧化性气体中；

⑥将沉积了复合单分子膜的基片再暴露于导电聚合物单体气氛中。