Page 85 - 《精细化工》2023年第8期
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第 8 期          汤   朋，等: NIPAM 改性 PEDOT:PSS 导电聚合物的制备及在电致变色器件中的应用                         ·1699·


            乙烯二氧噻吩（EDOT），工业级，上海博康精细化                           摩尔分数 15%的 P(SS-co-NIPAM)的制备为例，步骤
            工有限公司；纯水，色谱级，上海麦克林生化科技                             如下：称取 1.6947 g（15 mmol）NIPAM 单体加入
            股份有限公司；钠型 723 阳离子交换树脂、氯型 717                       1.2.1 节步骤（1）的反应体系中，并重复该步骤进
            阴离子交换树脂、乙基纤维素（M70）、无水乙醇                            行 NIPAM 与 PSS 单体共聚合反应，得到 NIPAM 摩
            （C 2 H 5 OH）、DMSO、NaOH、浓 HCl（质量分数                  尔分数为 15%的 P(SS-co-NIPAM)。
            为 36%~38%），化学纯，国药集团化学试剂有限公                            （3）PEDOT:P(SS-co-NIPAM)的制备：将 0.415 g
            司；涂覆氧化铟锡（ITO）的聚对苯二甲酸乙二醇酯                           不同 NIPAM 摩尔分数的 P(SS-co-NIPAM)和 0.198 g
            （PET）薄膜（PET/ITO），江苏怡丽科姆新材料有                        （1.4 mmol）EDOT 置于三口烧瓶中，按照 1.2.1 节
            限公司；去离子水，自制。                                       步骤（2）条件进行反应，得到深蓝色水分散液
                 VERTEX70 型傅里叶变换红外光谱仪，德国                       PEDOT:P(SS-co-NIPAM)。
            Bruker 科学仪器公司；LSA200 型静态接触角测定                      1.2.3   离子存储层导电薄膜的制备
            仪，德国 Lauda 科学仪器公司；RTS-9 型双电测四                          取 30 mL 深蓝色 PEDOT:PSS 水分散液，滴加
            探针导电率测试仪，广州四探针科技有限公司；                              100 μL 质量分数为 0.1%的乙基纤维素水溶液，超声
            UV-2600 型紫外-可见分光光度计，日本 Shimadzu                    10 min 形成均匀的导电油墨。取 2 mL 该油墨滴在
            仪器有限公司；CHI600E 型电化学工作站，上海辰                         洁净的 PET/ITO 膜上，利用线棒匀速刮涂，湿膜厚度
            华仪器有限公司。                                           15  μm，将刮涂后的薄膜置于 60  ℃鼓风烘箱中干燥
            1.2   方法                                           5 min，得到 PEDOT:PSS 导电薄膜。将导电薄膜裁剪
            1.2.1  PEDOT:PSS 的制备                               为 6 cm×6 cm 的尺寸，备用。PEDOT:P(SS-co-NIPAM)
                （1）聚苯乙烯磺酸盐（PSS）的制备                [29] ：称取     导电薄膜的制备方法与 PEDOT:PSS 导电薄膜相同。
            20.4 g（0.1 mol）NaSS 加入三口烧瓶中，以 230 mL               1.2.4   电致变色器件的制备
            去离子水为溶剂，在 300 r/min 下搅拌 30 min。然后                      课题组前期制备了聚噻吩类变色聚合物                  [30] ，将
            称取 7.5 g（0.03 mol）Na 2 S 2 O 8 溶于 20 mL 去离子水       该变色聚合物作为电致变色层涂覆于 PET/ITO 上，
            中，超声溶解后滴加到烧瓶中，升温至 80  ℃，在                          同样裁剪为 6 cm×6 cm 的尺寸，并与涂覆有 PEDOT:
            氩气气氛下反应 24 h 后，将混合液用 50 g 阳离子交                     PSS 或 PEDOT:P(SS-co-NIPAM)的 PET/ITO 组合，
            换树脂处理 2 h 得到淡黄色液体。将 100 mL 无水乙                     用 3M 双面胶制成一个中空的夹层结构。将 2.13 g
            醇倒入烧杯中，缓慢滴加 10~15 mL 树脂处理后的                        （0.02 mol）LiClO 4 分散于 20 mL γ-丁内酯中制成电
            液体，出现白色粉末状沉淀，抽滤，将沉淀物置于                             解液，用注射器将电解液注射至夹层中并利用紫外
            真空干燥箱室温下干燥 12 h，得到黄色固体 PSS。                        固化箱（SK-102，深圳三昆科技有限公司）固化 15 s。
                （2）PEDOT:PSS 的制备     [28] ：称取 0.415 g（2 mmol）  然后将铜导电胶带粘于电致变色器件的两个电极，
            PSS、0.198 g（1.4 mmol）EDOT 加入三口烧瓶中，                 从而完成电致变色器件的封装。最终得到的电致变
            再加入 40 mL 去离子水，通入氩气，在 400 r/min 搅拌                 色器件如图 1 所示。
            下将 FeSO 4 水 溶液〔 0.011 g  （ 0.028 mmol ）
            FeSO 4 •6H 2 O 溶于 3 mL 去离子水〕逐滴加至烧瓶中。
            再逐滴加入 2 mL Na 2 S 2 O 8 （0.462 g，2 mmol）水溶
            液，于 10  ℃下反应 24 h。先后分别在阳离子交换
            树脂和阴离子交换树脂中静置处理 2 h，然后除去离
            子交换树脂，得到深蓝色水分散液 PEDOT:PSS。
            1.2.2  PEDOT:P(SS-co-NIPAM)的制备
                （1）NIPAM 单体的纯化：将 10 g（0.088 mol）

            NIPAM 加至 15 mL 甲苯中，加热至 50  ℃，待 NIPAM
            完全溶解后，加入 10 mL 正己烷，搅拌 2 min 使溶液                              图 1   制备的电致变色器件照片
                                                                 Fig. 1    Photograph of prepared electrochromic device
            混合均匀，然后将混合液置于冰水浴中重结晶 3 h，抽
            滤得到固体结晶。重复上述步骤 3 次，直至得到白色                          1.3   结构表征与性能测试
            晶体，然后在室温下真空干燥 5 h，得到 NIPAM 单体。                         用 FTIR 分析模板聚合物 PSS 以及 P(SS-co-
                （2）不同 NIPAM 摩尔分数的 P(SS-co-NIPAM)               NIPAM)的分子结构与官能团，扫描范围为 600~
                                                                      –1
            的制备：设定 NIPAM 摩尔分数分别为 5%、10%和                       4000 cm ，采用 KBr 压片法制样。采用接触角测定
            15%（以 NaSS 物质的量为基准，下同）。以 NIPAM                     仪测试聚合物薄膜的静态接触角，表征其亲疏水性。
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