[发明专利]在导电玻璃或不锈钢表面直接制备纳米微结构导电聚(9-羟基芴)和聚(9-羟基-9-羧基芴)薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于导电高分子光电薄膜材料领域，特别涉及一种在导电玻璃或不锈钢表面直接制备纳米微结构导电聚(9-羟基芴)和聚(9-羟基-9-羧基芴)薄膜的方法。

背景技术

聚芴及其衍生物具有独特的电化学性质及优良的蓝色发光性质，可以应用于传感器、二次电池、电致变色或电致发光等光电器件的制作。9-羟基芴(HF)和9-羟基-9-羧基芴(HFCA)作为芴的衍生物，其聚合物将同时拥有良好的导电性能和光学性能。

而电化学氧化法用于制备聚合物，由于可以一步成膜、污染少等优点得到了广泛研究。利用电化学氧化法在获得聚芴或芴衍生物薄膜，然后用于光电器件组装已有不少报报导。但如何利用电化学氧化法在材料表面直接获得同时拥有良好的导电性、纳米微结构和光学性能的聚(9-羟基芴)(PHF)和聚(9-羟基-9-羧基芴)(PHFCA)薄膜，至今没有报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种在导电玻璃或不锈钢电极表面直接制备纳米微结构导电聚(9-羟基芴)和聚(9-羟基-9-羧基芴)薄膜的方法。

本发明的在导电玻璃或不锈钢表面直接制备聚(9-羟基芴)(PHF)和聚(9-羟基-9-羧基芴)(PHFCA)薄膜的方法，包括以下步骤：

1、电化学溶液配制

将单体9-羟基芴和9-羟基-9-羧基芴各自溶于三氟化硼乙醚溶剂中，或各自溶于三氟化硼乙醚与二氯甲烷或三氯甲烷的混合溶剂中，搅拌均匀，配制出单体9-羟基芴(PHF)和9-羟基-9-羧基芴(HFCA)摩尔浓度为5～20mmol/L的电化学溶液；

2、电化学聚合

将配制好的电化学溶液置入由经典的三电极电解池与电化学分析仪连接组成的电化学反应装置中，工作电极为导电玻璃或不锈钢片，对电极为铂片或不锈钢，参比电极为Ag/AgCl，向溶液中通入惰性气体20-25分钟，以除去溶液中的溶解氧，采用1.2～2.0V恒电压或0.1～5mA/cm²恒电流或循环伏安方法(电压扫描范围为0.2～2.0V，扫描圈数为100～1200圈)进行电聚合，电聚合是在惰性气体保护下进行，开始，聚(9-羟基芴)(PHF)和聚(9-羟基-9-羧基芴)(PHFCA)在工作电极表面逐渐沉积，形成棕色薄膜，电解聚合1000～60000秒后，将沉积有PHF或PHFCA薄膜的导电玻璃或不锈钢从电化学溶液中取出，用乙醚轻轻淋洗，以除去薄膜上的电解质溶液、单体及低聚物，将聚合物刮下，放到60-65℃真空烘箱中烤干24小时，即得聚(9-羟基芴)(PHF)和聚(9-羟基-9-羧基芴)(PHFCA)薄膜。

本发明方法得到的聚(9-羟基芴)和聚(9-羟基-9-羧基芴)薄膜具有良好的导电性和光学性能，可应用于光电器件的组装，如太阳能电池、有机发光器件等。

本发明在导电玻璃或不锈钢表面直接制备纳米微结构导电聚(9-羟基芴)和聚(9-羟基-9-羧基芴)薄膜的方法优点是，方法简单，成膜速度快。

附图说明

图1为9-羟基芴在CH₂Cl₂+5％三氟化硼乙醚的循环伏安曲线；

图2为9-羟基芴单体制备的聚(9-羟基芴)薄膜在ITO电极上的荧光发射光谱；

图3为9-羟基-9-羧基芴在三氟化硼乙醚中的循环伏安曲线；

图4为聚(9-羟基-9-羧基芴)膜(PHFCA)的荧光激发和发射光谱。

具体实施方式

实施例1

一种在导电玻璃或不锈钢表面直接制备纳米微结构导电聚(9-羟基芴)薄膜的方法，包括以下步骤：

1、电化学溶液配制，将单体9-羟基芴(HF)溶于三氟化硼乙醚与二氯甲烷的混合溶剂中，搅拌均匀，配制出单体9-羟基芴摩尔浓度为5～20mmol/L的电化学溶液；

2、电化学沉积，将配制好的电化学溶液倒入安装有铟-锡金属氧化物(IT0)导电玻璃作为工作电极、不锈钢或者铂作为对电极、Ag/AgCl作为参比电极的电化学反应装置中，向溶液中通入氮气20分钟，以除去溶液中的溶解氧，采用恒电压法，设定电压为1.35V(整个实验在氮气保护下进行)，电沉积时间为28000-30000秒，得到的PHF薄膜的厚度为1μm～50μm；

3、薄膜表征，电沉积结束后，将沉积有PHF薄膜的ITO导电玻璃从电化学溶液中取出，用乙醚轻轻淋洗，以除去薄膜上的电解质溶液、单体及低聚物，然后将聚合物薄膜刮下，放到60℃真空烘箱中烤干24小时，然后进行性能测试，如荧光性能、电导率、热稳定性等。

实施例2