Page 59 - 《精细化工》2020年第5期
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第 5 期 马小涵，等: PEDOT:PSS 导电自支撑薄膜的合成与表征 ·909·
够被 0.45 μm 孔径的滤膜截留。随着氧化剂用量增 系，分子链越规整则电导率越高 [22] 。低的反应速度
多，粒径有所增大，可能是由于高氧化剂用量下 有利于 PEDOT 分子链沿着 PSS 分子链平稳规整聚
PEDOT 的产量增加，造成固体颗粒增大。 合，使电导率提升。氧化剂用量减少可以减缓反应
2.3 悬浮液紫外-可见吸收光谱测试 速度。但是在有限的聚合时间内，氧化剂用量过少
图 2 为不同氧化剂用量 PEDOT:PSS 悬浮液的紫 会造成聚合不完全、反应程度低、PEDOT 有效产物
外-可见吸收光谱图。 减少，导致电导率下降。故体系的反应程度与反应
平稳程度是相互矛盾的因素，氧化剂用量存在最优
取值。综合产物薄膜电导率的实验结果可知，
N=0.875 时，聚合效果达到最优。
图 3 PEDOT:PSS 自支撑薄膜电导率-氧化剂用量关系图
Fig. 3 Conductivity of free-standing PEDOT:PSS films
with different oxidant dosage
对放置于充满空气的室温封闭容器中 6 个月后
的薄膜再次进行电导率测试，结果如图 4 所示。
a—190~800 nm 扫描全图；b—600~800 nm 局部图
图 2 PEDOT:PSS 悬浮液的紫外-可见吸收光谱
Fig. 2 UV-Vis absorption spectra of PEDOT:PSS
如图 2 所示，紫外区域 224 nm 波长处的尖锐吸
收峰归属为 PSS 组分的π→π*电子跃迁，由于各
样品中 PSS 的添加量相同，故以此吸收峰作为标准。
在检测浓度下，PSS 组分于可见光区域几乎没有吸
收，可见光区域的吸收主要为 PEDOT 组分引起 [21] 。
由朗伯-比尔定律可知，吸光度越强则 PEDOT 浓度
越大。取吸收较为明显的 600~800 nm 波长吸光曲线
图 4 薄膜电导率的环境稳定性
放大对比可以看出，随着氧化剂用量增加，PEDOT
Fig. 4 Conductivity environmental stability of the film
组分浓度增大，说明聚合反应程度增大。当 N 值从
1.500 增加到 2.000 时，曲线几乎重合，说明此时反 由图 4 可见，在±5%的误差范围内认为电导率
应趋近于完全。 保持稳定，证明其具备很好的环境稳定性。
2.4 电导率测试 2.5 薄膜微观形貌测试
将不同氧化剂用量下的 PEDOT:PSS 悬浮液按 对 N=0.875 的自支撑薄膜进行形貌表征，其
照 1.2.2 节方法制成自支撑薄膜，图 3 为薄膜电导率 SEM 图如图 5 所示。
随氧化剂用量变化曲线。 从图 5 中可以看出，PEDOT:PSS 自支撑薄膜的
由图 3 可看出，抽滤薄膜的电导率并非随着 正面（抽滤过程中的空气接触面）较为光滑平整，
PEDOT 产量单调增加，而是在氧化剂用量为 而反面（抽滤过程中的滤膜接触面）较为粗糙。这
N=0.875 处达到峰值（19.19 S/cm）。这是因为共轭 是由于抽滤过程中 PEDOT:PSS 固体部分渗入滤膜
高分子材料的电导率与共轭分子链的规整程度有关 表面的孔隙中，在滤膜被溶解除去后即留下粗糙的
