聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/MXene复合材料的制备及电容性能研究

MXene材料具有组分灵活可调、电容量较高等优势在超级电容器储能领域备受关注。采用电化学法制得聚3, 4-乙烯二氧噻吩/Nb_(2)CT_(x) MXene (PEDOT/MXene)复合电极材料。结果表明,在扫描速率为30 mV·s^(-1)时,PEDOT/MXene的面积比电容可达250.21 mF·cm^(-2),当电流密度从0.1 mA·cm^(-2)增加到5 mA·cm^(-2)时,PEDOT/MXene的面积比电容保持率为83.5%,远优于PEDOT的64.1%,并且在100 mV·s^(-1)的扫描速率下循环测试1 000次后初始电容保持率可达84%,表现出良好的倍率性能和稳定性。工作为基于MXene基材料构筑高性能电化学储能界面提供了一定的借鉴。

聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)/碳纳米管复合膜修饰电极的电化学制备及其用于8-羟基-2'-脱氧鸟嘌呤核苷的检测

通过恒电流电解一步法在玻碳电极表面制备了聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)/碳纳米管复合膜,实验结果表明,该复合膜修饰电极综合了聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)(PEDOT)和碳纳米管(CNTs)两者的优点,对8-羟基-2'-脱氧鸟嘌呤核苷(8-OH-dG)的氧化具有明显的增强作用,较好地抑制尿酸的干扰,而且具有很好的重现性和稳定性.在0.1 mol/L pH 9.0的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中,8-OH-dG的氧化峰电流与其浓度在0.014～14.0μmol/L和14.0～56.0μmol/L两个范围内成良好的线性关系,检出限可达35 nmol/L(S/N=3).

基于3,4-乙烯二氧噻吩和吡咯-3-甲酸的共聚物薄膜的制备、表征及电致变色性能

以3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)和吡咯-3-甲酸(P3C)为共聚单体,EDOT和P3C分别按物质的量比1∶1,3∶1,5∶1,10∶1配比,通过电化学聚合制得了4种聚(3,4-乙烯二氧噻吩-吡咯-3-甲酸)薄膜,并依次命名为P(EDOT∶P3C)-1,P(EDOT∶P3C)-3,P(EDOT∶P3C)-5和P(EDOT∶P3C)-10.光谱电化学测试结果表明,4种共聚物薄膜都具有优良的电致变色性能,同时具有较好的电化学活性和较高的光学对比度.与聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)相比,P(EDOT∶P3C)能展示更丰富的颜色变化,如P(EDOT∶P3C)-1薄膜随着电压的变化,可呈现从暗红色、浅褐色、灰蓝色到蓝色的变化.此外,基于EDOT和P3C以及钛氧簇[Ti_7(OEt)_(19)O_5(CoBr)],我们还设计合成了含钛共聚物薄膜P(EDOT∶P3C)-1-Ti,该薄膜不仅具有电致变色性能,而且还具有电催化氧化水的活性.

吡咯-(3,4-乙烯二氧噻吩)共聚物有序纳米阵列薄膜的制备及表征

采用阳极氧化铝(AAO)模板电化学沉积方法,合成了1种新型吡咯-(3,4-乙烯二氧噻吩)(PE)共聚物纳米线阵列薄膜,作为锂离子电池电极材料,其表现出较高的比容量(1426. 1 m A·h/g,充放电电流密度为100 m A/g)和很好的循环稳定性(在充放电循环300圈之后,比容量仍然保持在1400 m A·h/g以上).这种多组分共聚物纳米线阵列有可能成为下一代长寿命、高性能的锂离子电池电极材料而被广泛开发.

脉冲恒电位一步法制备聚3,4-乙烯二氧噻吩石墨烯复合材料构建无酶葡萄糖传感器

本研究利用石墨烯(rGO)与3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)单体芳香环之间的π-π~*相互作用和氢键作用,采用脉冲恒电位一步法制备了聚3,4-乙烯二氧噻吩石墨烯(PEDOT-r GO)复合膜,将纳米镍(NiNPs)电沉积在此复合膜(PEDOT-r GO)表面,制备了Ni NPs/PEDOT-r GO修饰玻碳电极(Ni NPs/PEDOT-r GO/GCE),研究了此修饰电极对葡萄糖的电催化氧化性能。实验结果表明,此Ni NPs/PEDOT-r GO/GCE可以作为无酶传感器实现对葡萄糖的检测。本方法稳定性高,选择性好,线性范围宽(2μmol/L^58 mmol/L),检出限低至0.7μmol/L,可以用于对葡萄糖的快速、灵敏检测。

还原氧化石墨烯/聚3,4-二氧乙烯噻吩∶聚苯乙烯磺酸柔性透明导电薄膜的制备及表征

采用HI整体还原法将原位聚合法制备出的氧化石墨烯/聚3,4-二氧乙烯噻吩∶聚苯乙烯磺酸(GO/PEDOT∶PSS)复合薄膜还原成还原氧化石墨烯/PEDOT∶PSS(RGO/PEDOT∶PSS)复合薄膜。通过X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜、四探针测试仪和紫外分光光度仪等手段对所制备材料的性能进行了表征。结果表明:当RGO掺杂量为15%(质量分数)时,RGO/PEDOT∶PSS复合薄膜综合性能最优,其方块电阻为0.25kΩ/□,透光率达到85.2%(λ=550nm),同时具有优良的导电性和柔性。

高电导率聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸复合物的制备及表征

采用聚苯乙烯磺酸作为电荷平衡掺杂剂,通过氧化3,4-乙烯二氧噻吩聚合制备聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT∶PSS)。采用红外光谱、X-射线衍射图谱和四探针电导率测试仪分别对其结构和导电性能进行表征。X-射线衍射图谱表明PEDOT∶PSS为半晶态结构。电导率测试结果表明聚合工艺条件对PEDOT∶PSS电导率均有显著的影响,并在最佳工艺条件下制备出电导率高达73S/cm的PEDOT∶PSS。

水下超疏油聚(3,4-乙烯基二氧)噻吩薄膜的制备

以离子液体溴化(1-己基-3-甲基咪唑盐)作为电解质和掺杂剂采用电化学一步法制备了微纳米复合结构的聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)薄膜,薄膜由槽内排布着纳米珠链的棒状结构组成.研究表明,通过控制电流密度的大小,可以调节棒状结构和珠状结构的平均直径.离子液体中的咪唑阳离子和对阴离子均掺杂到聚合物中,该薄膜具有可逆的电化学活性及水下超疏油特性.

图案化与生物功能化聚3,4-乙烯二氧噻吩生物界面

本工作制备了具有可调控蛋白/细胞作用且低阻抗的功能化聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)的图案化生物界面,并在空间上引导细胞的粘附行为。功能化PEDOT共聚物由具有抗非特异性粘附的磷酸胆碱功能化的EDOT(EDOT-PC)和可进行生物耦合反应的羧基功能化的EDOT(EDOT-COOH)两种单体共聚而成。本工作研究了不同组分共聚物的电化学阻抗性能及其对蛋白、细胞的抗粘附性能,同时通过精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)多肽的引入实现了在抗非特异性粘附背景下对细胞的特异性粘附。在此基础上,通过光刻及电化学沉积技术制备了由细胞特异性粘附区与抗细胞粘附区组成的图案化PEDOT生物界面,可有效地在空间上控制细胞粘附行为。该工作为研究细胞在材料表面的其他行为提供了可能性,在组织修复、再生工程中有着潜在的应用价值。

聚3，4-乙二氧噻吩包覆碳纳米管的原位化学氧化合成

报道了不同溶剂体系中原位化学氧化合成PEDOT/CNTs纳米复合物的实验,用红外光谱(IR)、拉曼光谱、透射电子显微镜(TEM)以及四探针电导率仪对合成的纳米复合物进行了表征,可以看出:采用乙腈作为反应介质环境,可以获得反应充分完全的具有理想形态的聚乙二氧噻吩包覆碳纳米管的纳米复合纤维;通过对合成纳米复合纤维进行导电性方面的表征,证明通过一维纳米形态的碳纳米管和导电聚乙二氧噻吩的复合,可以获得具有更高导电性的纳米复合纤维。

聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/棉复合织物的制备及性能

以棉布为基材、噻吩为单体,用浸渍烘干法和原位聚合法制得聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)/棉复合织物。测试导电织物的表面结构、耐摩擦性能、耐洗涤性能和热稳定性,得出最佳制备工艺:20℃,过硫酸铵0.05 mol/L,三氯化铁0.1 mol/L,3,4-乙烯二氧噻吩0.1 mol/L,聚苯乙烯磺酸钠10 g/L。与浸渍烘干法相比,原位聚合法制备的复合织物中聚噻吩与棉纤维结合更牢固,导电性能良好。采用电阻率计和表面电阻仪测试织物方阻,并比较两种测试方法。结果表明:当方阻小于5.0×10^(4)Ω/sq时,两种测试方法的结果相近。

催化脱羧法制备3,4-乙烯二氧噻吩

以2,5-二羧酸-3,4-乙烯二氧噻吩为原料,经过催化脱羧反应合成聚合物单体3,4-乙烯二氧噻吩。通过对催化剂、溶剂、反应温度及反应时间4个因素的改变,对其合成工艺进行了优化。实验结果表明,脱羧反应的最佳工艺条件为:铜粉为催化剂,DMSO为溶剂,反应温度160℃,反应时间9h。在此条件下,产品的收率为68%,纯度为99.5%。目标化合物的结构通过GC-MS和1 H NMR进行了表征。

聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸阳极缓冲材料的改性研究

聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)是导电聚合物领域的明星分子,具备可见光透过率高、易低温溶液加工且廉价等优点,常作为标准阳极缓冲材料(ABM)广泛应用于叠层有机光电器件领域中。然而,随着半导体材料和器件结构的飞速发展,对ABM提出了更高要求,当前PEDOT:PSS的性质参数无法很好满足新一代有机光电器件的需要(如电导率较低、功函数较小、酸性较强和亲水性较强等),成为制约有机光电器件性能提升的重要瓶颈。改变导电聚合物的结构可有效优化其性质参数、大幅提升有机光电器件性能,备受关注。本文首先详细阐述PEDOT:PSS的结构特征(包括溶液和固体两种状态的结构特征),揭示PEDOT:PSS的结构与性质的关系,然后综述外加剂和新型掺杂剂(PSS替代物)改变PEDOT导电聚合物结构和性质的改性研究进展,最后展望PEDOT:PSS ABM领域的改性研究发展趋势。

基于聚3,4-乙撑二氧噻吩和1-芘丁酸构建的新型铁卟啉仿生传感器及其对邻苯二酚的催化研究

利用仔-仔共轭效应,将1-芘丁酸（ PBA）与导电高聚物聚3,4-乙撑二氧噻吩（ PEDOT）相连,并通过Zr4＋与羧基形成的配位键将羟基铁卟啉（ Hematin）与PBA相连接,将Hematin固定于电极上,构建出一种制备过程简单的新型传感器（ GCE/PEDOT/PBA/Hematin）。为了检验这种仿生传感器的稳定性和灵敏度,通过循环伏安法（CV）、交流阻抗法（EIS）和时间电流曲线法（i-t）等各种技术,将其应用于电化学检测中。 CV扫描证实在充分除氧的PBS缓冲液中,GCE/PEDOT/PBA/Hematin出现一对准可逆的氧化还原峰,其电子转移速率常数约为4.8 s-1,说明聚合于电极上的PEDOT膜增加了Hematin的电子转移速率。另外,通过i-t曲线检测邻苯二酚,在邻苯二酚浓度5×10-7～2×10-4mol/L范围内,其与催化电流强度呈线性相关,i=0.018C＋0.006（R=0.9998）,检测灵敏度为0.258μA （μmo·cm2）,检出限为0.33 nmol/L（S/N=3）,证明此仿生传感器稳定,简单且灵敏度高。

含3,4-乙撑二氧取代基的聚三噻吩衍生物的合成与表征

通过Stille反应合成了3’，4＇-乙撑二氧-2，2’：5’，2”-三噻吩，并以其作为单体，在0～5℃下，以FeCl3为氧化剂，在氯仿溶液中合成了3种聚（3’，4’-乙撑二氧-2，2’：5’，2”-三噻吩）。并采用紫外-可见光谱（UV—Vis）、傅里叶红外光谱（FT—IR）、凝胶色谱（GPC）、循环伏安（CV）、透射电镜（TEM）和热重分析（TGA）对聚合物进行了表征。同时讨论了乙撑二氧取代基和FeCl3用量对聚合物性质的影响。结果表明：聚合物的紫外最大吸收为466～474nm，数均分子量为3．4×10^3～3．6×10^3，能隙大约为2．05eV，热分解温度为110℃。

聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化石墨烯纳米杂化结构薄膜的设计合成与电致变色性能研究

本文成功地将聚(3,4乙烯二氧噻吩)(PEDOT)纳米颗粒修饰在氧化石墨烯(GO)纳米片表面,获得了PEDOT/GO杂化纳米结构。采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪和X射线光电子能谱对杂化结构的形貌、微观结构、振动能级特征和表面化学状态进行了表征和分析。电化学性能与光吸收性能测试表明,与PEDOT薄膜相比PEDOT/GO杂化结构的电致变色性能获得了显著的提高,PEDOT/GO杂化结构在480 nm处的着色态和褪色态之间的对比度由杂化之前的23.4%提高到了杂化后37.6%,着色时间和褪色时间分别由1800 ms和1500 ms缩短为600 ms和700 ms,着色效率则由杂化前的55.8 cm2/C提高至杂化后的83.4 cm2/C。研究表明PEDOT/GO杂化结构在发展新型电致变色材料方面具有很大的潜力,在智能窗、可见光隐身材料等领域有望获得广泛的应用。

Fe(ClO_4)_3氧化合成聚乙撑二氧-三噻吩

分别以Fe(Cl O4)3、FeCl3、Fe2(SO4)3作为氧化剂,对3′,4′-乙撑二氧-2,2′∶5′,2″-三噻吩(TET)进行了化学氧化聚合,并研究了聚合条件对聚合物结构和电化学性能的影响。利用红外光谱、紫外光谱、X射线衍射对聚合物进行了表征,采用循环伏安、恒电流充放电等电化学方法研究了聚合物的电化学性能。结果表明:当TET与Fe(Cl O4)3的摩尔比为1∶4,反应温度为18℃,反应时间为12 h时,聚3′,4′-乙撑二氧-2,2′∶5′,2″-三噻吩(PTET)具有更好的共轭结构和电化学性能,导电率可达1.47 S/m,比电容可达133 F/g。

水性乳化液中聚3,4-已撑二氧噻吩(PEDOT)低维材料的制备

实验以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为乳化剂,Na2S2O8为氧化剂,正己烷为油相水性乳化液中制备出聚3,4-已撑二氧噻吩(PEDOT)纳米棒和纳米球。研究了乳化剂浓度、温度、油水比、氧化剂浓度对PEDOT形貌的影响。当油水比例为1/4,乳化剂的量为1.00g,氧化剂的量为0.1626g,温度为60℃时,得到PEDOT为分布均匀规则的纳米棒,相同条件下,油水比例为1/8时,PEDOT为纳米球。油水比例为1/4,乳化剂用量为1.0g～2.0g,随乳化剂用量增加,PEDOT的形状由棒状变为球状,并且随着乳化剂用量增加,球状尺寸减小。

抗坏血酸后处理化学气相法制备的聚3,4-乙撑二氧噻吩薄膜及其热电性能

为了获得高热电性能薄膜材料,采用抗坏血酸(VC)作为还原剂对PEDOT-Tos-PPP薄膜进行后处理,研究了不同浓度的VC水溶液对薄膜热电性能的影响,并研究了后处理薄膜在空气中的稳定性.结果表明,经浓度为20%的VC水溶液处理后,薄膜功率因子呈现最大值55.6μW·m^-1·K^-2,是处理之前(32.6μW·m^-1·K^-2)的1.7倍,室温下最大的ZT值为0.032.经过VC处理后PEDOT薄膜的电导率和Seebeck系数在空气中表现出不稳定的特性,主要是由于空气中的氧气导致薄膜表面中性态PEDOT进一步发生氧化引起的.

聚乙撑二氧噻吩/二氧化锰纳米复合物的界面聚合制备及其电化学性能

采用界面聚合法制备聚3,4-乙撑二氧噻吩/二氧化锰(PEDOT/MnO2)纳米复合物.通过红外(IR)光谱、X射线衍射(XRD)、BET比表面积、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品进行表征.结果表明,产物是具有丰富的多孔孔道结构的无定型纳米材料,孔径主要分布在5-25nm范围内,比表面积可达98m2·g-1.同时用循环伏安(CV)、恒流充放电和交流阻抗(EIS)等电化学测试表明,在0.5mol·L-1Na2SO4溶液中,-0.2-0.8V(vsSCE)的电化学窗口下,PEDOT/MnO2纳米复合物显示出良好的电化学性能,当电流密度为0.5A·g-1时,所制备的PEDOT/MnO2单电极比容量达196.3F·g-1,500次循环后样品放电比容量保持90%左右.