Page 155 - 201903
P. 155
第 3 期 王瑞平，等: 纳米纤维素/环氧树脂复合物用作柔性有机太阳能电池基底 ·501·
1.2.4 PEDOT:PSS 导电层制备
将 常温固化 后的 CNF/Epoxy 复合 膜浸 入
PEDOT:PSS 分散液中 10 min 后将薄膜取出，80 ℃
干燥 20 min。将十二烷基苯磺酸（DBSA）配制为
浓度 3 mol/L 的水溶液，将其在加热磁力搅拌器上
加热，50 ℃下搅拌 24 h。将 DBSA 溶液滴在薄膜上，
80 ℃下干燥，15 min 后停止加热，用去离子水对薄
膜表面的 DBSA 进行清洗，然后 80 ℃继续加热干
燥 10 min，制得 PEDOT:PSS 导电层。
1.3 结构表征与性能测试
纤维素原料（a）首先经过化学处理制得桨板， 采用德国 Zeiss 公司 EVO18 扫描电子显微镜
然后采用 TEMPO/NaCl/NaClO 氧化体系将纤维素 （SEM）在 10 kV 加速电压下观察复合膜表面的微
C-6 伯羟基转化为羧基制得 CNF 悬浮液（b），氧化 观结构；采用德国 Bruker 公司 VERTEX 70 红外光
–1
后得到尺寸分布均一，且具有极大长径比的纳米纤 谱（FTIR）仪在分辨率为 4 cm 时测试物质官能团；
维素悬浮液（b 中放大图），再将其抽滤、干燥制成 采用美国 TA Instrument 公司 Q500 热重分析仪以
CNF 薄膜（c）。采用浸渍法将 CNF 膜与 Epoxy 浸 10 ℃/min 的升温速率在氮气流中升温到 600 ℃测试
渍复合（d），得到柔性、透明的 CNF/Epoxy 复合膜 热分解温度；采用热机械分析仪在氮气环境中以
（e）。在复合膜上加工制备一层导电的聚（3,4-乙撑 5 ℃/min 的升温速率测试玻璃化温度、热膨胀系数；
二氧噻吩）:聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）薄膜制 采用北京普析通用仪器有限责任公司 TU-1810 紫外-
得透明导电的阳极材料（f），以此为基础电极便可 可见分光光度计测试波长 200~1000 nm 的透光率；
以进一步制作柔性 OSC 器件。 采用 Instron5565 万能材料试验机在拉伸速率为
1.2.1 CNF 制备 10 mm/min 时测试膜的机械性能；采用 HPS2523 型
镀膜方块电阻测试仪测 PEDOT:PSS 薄膜的方块电
取 4 g 绝干针叶木浆板粉碎，分别配制 0.1 mol/L
碳酸钠和 0.1 mol/L 碳酸氢钠溶液并按体积比 3∶2 阻并计算其电导率；采用德国 Bruker 公司 Multimode
8 原子力显微镜（AFM）观测薄膜的微观结构。
配制缓冲液，取 300 mL 倒入盛有碎浆板的烧杯中，
用手持式搅拌机充分分散。分别称量 0.064 g TEMPO 2 结果与讨论
和 0.4 g NaBr 并溶解倒入针叶木浆液中，磁力搅拌。
量取 40 mL 有效氯质量分数≥7.5%的 NaClO 溶液倒 2.1 基底材料表面及内部微观结构分析
入到浆液中，用 2 mol/L 氢氧化钠调节 pH 在 10.0~ 基底的表面结构对柔性 OSC 的性能有重要的
11.0。待溶液颜色消失，pH 不再变化时，持续搅拌 影响，平滑的表面有利于下一步器件的堆叠制作。
12 h。反应完毕，用去离子水充分抽滤，洗涤。然 基底材料的表面及内部微观结构见图 1。
后用 1 mol/L 的 HCl 溶液酸化，在不断搅拌下调节
溶液 pH 为 1，用去离子水抽滤洗去残余的 HCl，经
过超高压纳米均质机均质后制成纳米纤维素的悬浮
液，在 4℃下储存，备用。
1.2.2 CNF 膜制备
取制得的固含量 0.75%的 CNF 悬浮液于砂芯漏
斗中，通过相连的真空泵抽滤成膜，并在烘箱中
45 ℃干燥 24 h，制得 CNF 膜。
1.2.3 CNF/Epoxy 复合膜制备
将环氧树脂及其脂肪胺固化剂按质量比 2∶1
混合并除气，取出干燥后的 CNF 膜称重。将称重后
的 CNF 膜浸渍在配制的环氧树脂中 10 min，取出后 a—CNF 膜；b—CNF/Epoxy 复合膜；c—CNF 膜断面图；d—
放在两个聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜中间并在 0.09 CNF/Epoxy 复合膜断面图
图 1 不同基底材料表面及内部微观结构的 SEM 图
MPa 下固化 24 h，制得 CNF/Epoxy 复合膜。称取复
Fig. 1 SEM images of the surface and internal microstructure
合膜的质量，计算出 CNF 的质量分数为 20%。 of the substrate materials
