生物质衍生没食子酸增强PEDOT∶PSS膜导电性能及其调控机制

• 作者: 徐慧民 李莉娟 欧阳新华 霍延平 陈礼辉 黄六莲 倪永浩 胡会超
• 来源期刊: 复合材料学报
• 关键词: 没食子酸 导电膜 聚3,4-乙烯二氧噻吩 电导率 掺杂剂
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 其他|Others
• 页码范围: 2313-2325
• 页数: 13页
• 分类号: TB332
• 语种: 中文
• DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20201126.003

摘要

聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)因其具有柔性可拉伸、生物相容性高、导电及功函数可调控等优势在柔性可穿戴电子器件中显示出广阔的应用前景.近年来,随着资源危机的日益凸显,针对PEDOT:聚苯乙烯磺酸(PSS)体系,研究开发高效绿色可持续的生物质基掺杂剂,已引起相关研发人员的高度关注.本研究首次报道了采用生物质芳香弱酸——没食子酸(GA,pKa为4.41)掺杂制备高性能PEDOT导电膜的新途径.GA独特的邻多酚羟基结构创造了稳定的GA-PSSH双氢键,使得GA-PSSH的分子结合能显著高于GA的石油基强酸异构体(2,4,6-三羟基苯甲酸,pKa=1.68)与PSSH的分子结合能.GA掺杂不仅可实现PEDOT-PSS的高效相分离,而且优化了PEDOT分子链的构象、聚集结构的形貌及其排列方向.这赋予GA具有很高的掺杂效率,当GA掺杂量为1.2％时,PEDOT导电膜的电导率可提升三个数量级,达到1050 S/cm,导电性能达到已报道的生物质基掺杂剂的最高水平,且掺杂效率明显优于其它生物质基掺杂剂及其石油基强酸异构体.