Page 58 - 《精细化工》2020年第5期
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·908·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

            3000 的透析袋中，使用 100 倍体积的去离子水透析                       离 10 mm，拉伸速度 100 mm/min，测试温度 25  ℃，
            14 h，分别间隔 2、4、6 h 换水，最终得到纯化后的                      相对湿度 40%~60%，每组实验重复 5 次。
            产物 PEDOT:PSS 水悬浮液，置于 2~8  ℃冷藏存放。
            1.2.2    PEDOT:PSS 柔性自支撑薄膜的制备                      2    结果与讨论
                 量取 13  mL  PEDOT:PSS 水悬浮液，使用孔径
                                                               2.1    傅里叶变换红外光谱表征
            0.45  μm 的聚醋酸乙烯酯（PVAc）滤膜真空抽滤，
                                                                   未添加 PSS 条件下合成的 PEDOT 粉末、
            室温常压下干燥 24 h 后，使用丙酮溶解滤膜，待丙
                                                               PEDOT:PSS 自支撑薄膜、PSS 原料溶液涂膜的 FTIR
            酮完全挥发后，即得到约 18  μm 厚的 PEDOT:  PSS
                                                               谱图如图 1 所示。
            柔性自支撑薄膜。
            1.2.3    PEDOT 粉末对照样品合成
                 量取 140 mL 去离子水于 250 mL 三口烧瓶中，
            加入 188  μL（约 0.250  g，1.75  mmol）EDOT，于
            20  ℃下 500 r/min 机械搅拌 1 h，至 EDOT 完全溶解，
            水中透明油状液滴消失，使用 1  mol/L 的盐酸调节
            溶液 pH 至 2~3。
                 称取 0.400 g（1.75 mmol）过硫酸铵作为氧化剂
            （N=1.000）、0.005 g 硫酸铁水合物作为催化剂，共
            同溶于 10 mL 去离子水中，电磁搅拌至完全溶解后，
            倒入 EDOT 水溶液中，保持 500 r/min 的搅拌速度和
                                                                a—PEDOT 粉末；b—PEDOT:PSS 自支撑薄膜；c—PSS 薄膜
            20  ℃的温度，在氩气保护下反应 48 h，得到黑色粉
            末沉淀。将反应后的悬浊液进行抽滤，滤渣用去离                                    图 1    不同样品的傅里叶变换红外光谱
            子水充分洗涤后，于常温常压条件下干燥 24  h，得                                Fig. 1    FTIR spectra of different samples

            到 PEDOT 粉末。                                            如图 1 所示，PEDOT 粉末的吸收曲线与相关文
            1.2.4    PSS 原料溶液涂膜对照样品制备                          献中 p-型掺杂的 PEDOT 吸收         [10,17] 几乎一致，可以
                 量取 2 mL 质量分数为 20%的 PSS-Na 水溶液，                判定在本文的合成条件下成功合成了 PEDOT 目标
            均匀滴涂在载玻片上，常温常压条件下干燥 24  h，                         产物。PEDOT:PSS 的吸收曲线基本为 PEDOT 与 PSS
            从载玻片上剥离得到 PSS 原料溶液涂膜。                              吸收  [18-19] 的叠加，但由于掺杂的原因，电荷离域形
            1.3    结构表征与性能测试                                   成共振结构，峰形变宽，且峰位置有一定偏移                     [20] 。
            1.3.1    傅里叶变换红外光谱测试                               PEDOT:PSS 样品中，1384、1329 cm 为 PEDOT 噻
                                                                                               –1
                 使用傅里叶变换红外光谱仪，采用反射模式进                          吩环醌式结构的 C—C 和 C==C 伸缩振动 1206 cm             –1
                                                   –1
            行 FTIR 测试，测试波数范围 650~2000 cm 。                     主要为 PEDOT 的 C—O—C 伸缩振动，1089  cm             –1
            1.3.2    悬浮液粒径测试                                   略有肩峰的吸收峰为 PEDOT 中 C—O—C 伸缩振动
                 使用纳米粒度电位仪进行粒径测试，激光波长                          与 PSS 苯环面内骨架振动吸收的叠加，980  cm 处
                                                                                                         –1
            633 nm，测试温度 25  ℃。                                 为 PEDOT 噻吩环 C—S 伸缩振动，831 cm 处为噻
                                                                                                     –1
            1.3.3    悬浮液紫外-可见吸收光谱测试                            吩环 C—S 伸缩振动以及 PSS 中 1,4-二取代苯的 C—
                 将待测悬浮液用去离子水稀释 100 倍后，使用                       H 面外弯曲振动。综上可知，成功制备了 PEDOT:PSS
            紫外-可见分光光度计测试紫外-可见吸收光谱，测                            导电聚合物。
            试波长范围 190~800 nm，扫描步长 1 nm，测试温度                    2.2   悬浮液粒径测试
            25  ℃。                                                 不同氧化剂用量下制得的 PEDOT:PSS 悬浮液
            1.3.4    电导率测试
                                                               粒径变化如表 1 所示。
                 使用双电测四探针测试仪测试电导率，测试温
            度 25  ℃，相对湿度 40%。                                     表 1  氧化剂用量与 PEDOT:PSS 悬浮液粒径关系
            1.3.5    薄膜微观形貌测试                                  Table  1    Particle  size  of  PEDOT:PSS  suspension  with
                                                                       different oxidant amounts
                 使用扫描电镜对自支撑薄膜的正反表面进行测
                                                                 N    0.500  0.750  0.875  1.000  1.250  1.500  2.000
            试，测试前喷金处理，扫描电子枪加速电压 20 kV。
                                                               粒径/μm 3.47   3.48  3.92  3.96   4.12   4.37  4.60
            1.3.6    薄膜力学性能测试

                 将自支撑薄膜裁剪成大致 25  mm×3  mm 的样                       从表 1 可见，由本文聚合方法得到的 PEDOT:
            条，使用电子单纤维强力仪测试拉伸强度，夹持距                             PSS 悬浮液中的固体等效平均粒径约为 3~5 μm，能
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