PEDOT:PSS/Fe_(3)O_(4)复合薄膜的制备及其超电容性能研究

以价格低廉的Fe_(3)O_(4)纳米颗粒为填料,聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)为基材制备复合材料,并采用高氯酸(HClO4)对其进行后处理,获得PEDOT:PSS/Fe_(3)O_(4)柔性自支撑薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、X射线电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)对复合薄膜进行形貌和结构表征,并采用循环伏安(CV)和恒电流充放电(GCD)对其进行电化学性能分析。结果表明:经酸处理的PEDOT:PSS/Fe_(3)O_(4)复合薄膜表面粗糙,电化学性能得到较大提升,且倍率性能较好。在1 A/g时,放电比电容可达106 F/g,远远超出PEDOT:PSS原始膜和未处理的PEDOT:PSS/Fe_(3)O_(4)复合薄膜;在10 A/g时,放电比电容能够保持在81 F/g。

喷墨印刷沉积的PEDOT/PSS薄膜导电性能

利用压电喷墨印刷技术沉积了PEDOT/PSS有机导电薄膜,研究了退火温度和乙二醇掺杂对薄膜导电性能的影响。实验结果表明:未退火和退火温度为120,140,160℃时,薄膜表面平均粗糙度分别为8.15,4.10,3.36,2.66nm;乙二醇掺杂使导电激活能由未掺杂时的0.096eV减小为0.046eV;电导激活能减小表明PEDOT分子链从低电导率的卷曲构象向高电导率的伸展构象转变;此外,乙二醇掺杂促使PSS与PE-DOT/PSS分离,使团聚的PEDOT/PSS颗粒变小从而分散更均匀,降低了表面粗糙度。

不同溶剂对PEDOT:PSS导电薄膜性能的影响

本研究采用气溶胶喷印技术,在SiO_2衬底上喷印沉积了聚（3,4-乙撑二氧噻吩）/聚苯乙烯磺酸（PEDOT：PSS）有机导电薄膜。利用光学显微镜、原子力显微镜以及四探针测试薄膜的形貌和电学特性,系统研究了加入乙二醇、丙三醇溶剂对导电薄膜卫星液滴产生、表面形貌以及导电特性的影响。研究结果显示：添加乙二醇和丙三醇溶剂可有效控制PEDOT：PSS薄膜卫星液滴的产生,导电薄膜的粗糙度由263nm分别降为47.7nm和2.99nm。同时,PEDOT：PSS薄膜的导电性也获得明显的提高,薄膜方块电阻从原来的3.31×10~5Ω/□,分别降为4.53×10~5Ω/□和4.61×10~4Ω/□。这表明,在PEDOT：PSS墨水中引入丙三醇能有效改善PEDOT：PSS薄膜的表面形貌以及导电性能。

PEDOT:PSS薄膜性能优化的研究进展

作为一种电极材料或电极修饰材料，PEDOT：PSS薄膜常用于有机光电器件领域的应用研究。然而，较低的电导率（≤0．8S／cm）与酸性（pH=1.5～2．5）已成为限制PEODT：PSS薄膜在上述领域进一步应用的瓶颈，因此，PEDOT：PSS薄膜性能优化正在成为一个新的研究热点。文中综述了近年来PEDOT：PSS薄膜性能优化研究的新进展，着重论述了有机物掺杂、无机物掺杂、热处理、紫外／臭氧处理、氧等离子体处理以及外加电场等多种方式对PEDOT：PSS薄膜电／光性能的优化效果及相关机理研究。同时，文章对PEDOT：PSS薄膜性能优化研究工作中存在的焦点问题亦进行了客观分析与评价，并探讨了未来研究重点。

溴掺杂对PEDOT/PSS薄膜性能的影响及机理研究

为改善聚乙撑二氧噻吩∶聚(对苯乙烯磺酸)根阴离子(PEDOT/PSS)薄膜的光学及电学性能,采用共混-旋涂法在石英玻片上制备出溴掺杂的PEDOT/PSS透明导电膜,并就其掺杂导电机理进行了探讨.结果表明:经微量溴掺杂后的PEDOT/PSS薄膜,其透光性能与导电性能均得到提高;质量分数6%溴掺杂条件下,薄膜透光率为95.11%,电导率为77 S/cm,较未掺杂薄膜分别提高了2.5%和295%;经霍尔效应分析仪、傅立叶变换拉曼光谱、原子力显微镜分析可知,掺杂前后薄膜电学性能变化主要源于HBrO与Br2对PEDOT主链的氧化效应.

PEDOT:PSS导电自支撑薄膜的合成与表征

以3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)为原料,聚对苯乙烯磺酸钠(PSS-Na)为分散剂和掺杂剂,通过化学氧化合成法在水体系中聚合制备了聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)悬浮液,通过真空抽滤法制备了PEDOT:PSS自支撑柔性导电薄膜。通过FTIR、UV-Vis对聚合产物结构进行了表征与确证,通过四探针电导率测试、SEM、拉伸断裂强度测试对PEDOT:PSS薄膜的导电性、微观形貌与力学性能进行了表征。结果表明,成功制备了PEDOT:PSS目标产物,在氧化剂过硫酸铵与单体EDOT物质的量比为0.875时达到最佳电导率(19.19 S/cm)。自支撑薄膜厚度约18μm,在25℃,40%~60%相对湿度范围内拉伸强度达到45~60MPa,具有良好的导电性与机械性能。

静电纺丝制备Te纳米线/PEDOT∶PSS热电薄膜及性能研究

近年来,用于健康、环境监测的可穿戴传感器和电子设备发展迅速,由此对可持续能源收集与供应技术提出了新的要求。有机柔性热电材料和装置能够将热量直接转换成电能,且凭借其固有的柔韧性、低毒性和简单易得等优点,受到越来越多的关注。静电纺丝技术是制备纳米纤维膜的常用方法,具有简单、通用、易于控制等优点,在柔性电子器件领域具有广阔的应用前景。本研究采用静电纺丝结合原位合成的方法制备了碲(Te)纳米线/PEDOT∶PSS热电纳米纤维薄膜,当碲源浓度为5%时(质量分数),Te纳米线长度最长,纤维薄膜的热电性能最佳。其电导率为1.62 S·cm^(^(-1)),塞贝克系数为22.43μV·K^(-1),热导率仅为~0.08 W·m^(-1)·K^(-1),热电优值(ZT值)达0.112×10^(-3)。基于此纤维薄膜成功制备了柔性热电器件,当薄膜条数为4时,在温差ΔT=45 K时,其输出电压为3.54 mV。

DMSO掺杂PEDOT:PSS薄膜太赫兹波段介电性能研究

导电聚合物材料聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚(4-苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)是一种在太赫兹波段很有潜力的多功能材料,PEDOT:PSS薄膜的介电性能可以通过掺杂有机溶剂二甲基亚砜(DMSO)来改变.文中利用太赫兹时域光谱(terahertz time-domain spectroscopy, THz-TDS)技术对DMSO掺杂PEDOT:PSS薄膜在太赫兹波段的介电常数进行研究,结合Drude-Smith模型计算了DMSO掺杂PEDOT:PSS薄膜的载流子浓度和载流子迁移率,全面分析了DMSO掺杂PEDOT:PSS薄膜的介电性能.研究表明:薄膜的介电性能可以通过调节掺杂量而改变,当掺杂浓度提高至15 vol%时,薄膜表现出金属特征,而未掺杂和低掺杂浓度的薄膜仍然表现半导体特征.

PEDOT:PSS薄膜导电性能优化的研究进展

聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)具有高导电性、高柔韧性、出色的稳定性、易于成膜和成本低等优点,被认为是最有价值的导电聚合物之一,它在储能转换和电子系统中有着广阔的应用前景。然而,原始的PEDOT:PSS薄膜的电导率较低(<1 S/cm),阻碍了要求其高导电性的实际应用,于是人们提出了各种方法来提高PEDOT:PSS薄膜的电导率。本文综述了优化PEDOT:PSS薄膜电导率的新进展,并介绍了掺杂处理、后处理等提高PEDOT:PSS薄膜电导率的方法。

助剂对PEDOT/PSS聚合物薄膜导电性能的影响

聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)是一种导电聚合物材料,与聚苯乙烯磺酸盐(PSS)络合后溶解于水形成PEDOT/PSS水溶液。由于PEDOT/PSS薄膜的电导率较低,限制了其在柔性器件上的应用。考察了含有不同羟基数目和端基含有甲基的醇类助剂、醇助剂的质量分数、炭黑质量分数以及热退火条件对PEDOT/PSS薄膜导电性和耐溶剂性的影响。结果表明:醇的亲水性的增加有利于提高PEDOT/PSS薄膜的导电性,且当乙二醇的体积分数为2%时PEDOT/PSS薄膜的方块电阻能达到35Ω/sq。PEDOT/PSS薄膜在DMSO溶剂中的浸泡实验表明,PEDOT/PSS薄膜在DMSO溶剂中表现稳定,同时DMSO有利于进一步提高PEDOT/PSS薄膜的导电性。此外,碳黑的掺杂也能有效地提高PEDOT/PSS薄膜导电性能。

聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸盐)高导电柔性薄膜制备及掺杂效应研究

目的针对聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)薄膜的电导率低的问题,采用二次掺杂方法,提高薄膜电导率和品质因数(FoM),为制备可打印导电薄膜以及柔性光电器件表面导电层提供技术支撑。方法采用多种无机酸分别与PEDOT:PSS溶液共混的掺杂方法,通过旋涂法在基底上制备透明导电薄膜。利用四点探针法、分光光度计测试系统,对掺杂处理后薄膜的方块电阻、透光率、导电率和品质因数进行测试及分析。利用原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)和霍尔效应测试系统,对薄膜内部结构进行有理分析,总结提升薄膜电导率的原因。结果无机酸对薄膜电导率具有提升作用,通过硫酸的掺杂作用后,电导率可以由0.9 S/cm提高到2216 S/cm,FoM从0.03提高到33;通过焦磷酸掺杂处理后的薄膜,电导率可以提高到1623 S/cm,FoM提高到40。结论掺杂试剂的沸点、解离常数、退火温度以及共混液的黏度都会影响薄膜的光电性能。解离常数越低,更容易解离出氢离子的掺杂试剂,能够与PSS结合形成PSSH,促进PEDOT和PSS分离。沸点低和解离常数小的无机酸掺杂试剂,能够有效提高薄膜的电导率,并能够获得高品质因数的薄膜。PEDOT:PSS通过无机酸改性处理后,减小了PEDOT和PSS之间作用力的同时,提高了薄膜内部PEDOT的相对含量,使PEDOT链变得线性,促进载流子传输,从而使薄膜的电导率提高。

PEDOT：PSS薄膜的山梨醇掺杂对光电池性能的影响

采用共混-旋涂技术在ITO导电玻璃上制备出经山梨醇掺杂的PEDOT:PSS导电膜,将所制得的薄膜作为空穴传输层用于有机太阳能电池研究.通过对比分析掺杂前后光电池暗电流曲线与光电流曲线的变化,考察了山梨醇掺杂对器件光伏性能的影响,并就其中的影响机理进行了讨论分析.结果表明,山梨醇的加入,可以明显提高光电池的短路电流,填充因子以及能量转换效率.较未掺杂器件,8wt%山梨醇掺杂条件下,器件短路电流由8.82mA/cm2增加至11.27mA/cm2,FF由0.43增加至0.491,能量转换效率由2.12%提高到2.93%,提高幅度约38.2%.上述器件性能改善主要在于山梨醇掺杂提高了PEDOT:PSS薄膜电导率与透光率,前者可以有效降低器件串联电阻,后者则有利于器件中光生载流子数量的增多.

N型Ag_(2)Te@PEDOT:PSS复合材料薄膜的制备与热电性能

利用一步热还原法制备了聚3,4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸包覆的Te纳米线(Te@PEDOT:PSS)复合膜,然后将其浸入不同浓度的AgNO_(3)溶液中,通过Ag+与Te的反应使Te向Ag_(2)Te转变,从而使热电材料由P型的Te@PEDOT:PSS复合膜转化为N型的Ag_(2)Te@PEDOT:PSS复合膜。通过FESEM、TEM、XPS、XRD等表征手段揭示了掺杂过程中AgNO_(3)与Te@PEDOT:PSS复合膜的作用机制,探究了掺杂浓度对Ag_(2)Te@PEDOT:PSS复合膜热电性能的影响。反应中Ag_(2)Te@PEDOT:PSS复合膜的电导率随着AgNO_(3)溶液浓度的增加呈先增大后减小的趋势,主要是由于AgNO_(3)浓度较大时生成TeO2造成的,Seebeck系数随着AgNO_(3)浓度增大而迅速减小,主要是由于反应生成的Ag_(2)Te为N型传导,当Ag_(2)Te所提供的电子数量超过Te提供的空穴数量时,材料的传导机制由P型变为N型,即Seebeck系数由正变负,随着AgNO_(3)浓度的增大,Seebeck系数的绝对值变大,当AgNO_(3)溶液浓度为10 mmol时,Seebeck系数为(−55.9±3.3)μV/K。当AgNO_(3)溶液浓度为20 mmol时,N型Ag_(2)Te@PEDOT:PSS复合膜的功率因子达最大值,为(8.4±0.7)μW/(m·K2)。

基于PEDOT:PSS对电极的染料敏化太阳能电池

基于聚3,4-亚乙基二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)的高透明性和黏合性,添加廉价的石墨粉、碳黑、二甲亚砜、聚乙二醇和少量的聚乙烯吡咯烷酮制备导电浆料,低温处理获得PEDOT:PSS/C对电极.通过扫描电子显微镜、四探针测试仪、太阳电池测试仪,分别测试了碳对电极的表面形貌、电导率、方块电阻及其氧化还原性能和光电性能.实验表明,在80℃真空热处理后的对电极组装的染料敏化太阳能电池光电性能最好,在100mW/cm2的模拟太阳光辐照下,该太阳能电池的光电转换效率达到7.61%,开路电压、短路电流和填充因子分别为0.81V,13.6mAcm2和0.69.

基于氧化石墨烯功能材料提高PEDOT:PSS电极特性研究

基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)/氧化石墨烯(GO)混合溶液,利用旋涂法制备了高电导率透明阳极,并采用硫酸(H2SO4)浸渍处理的方式,使其导电特性进一步增强。采用最佳方式处理的PEDOT:PSS/GO混合薄膜在厚度为40 nm时,其方阻为80Ω/,在550 nm时的透过率达到87.7%。基于表面形貌的AFM图,吸收光谱和拉曼光谱,在少量氧化石墨烯掺杂和硫酸处理后,PSS-和PEDOT+链相分离,使得PEDOT:PSS的结构发生了变化,提高了混合薄膜的电导率。与ITO和纯PEDOT:PSS分别作为阳极的OLED器件相比,采用优化的PEDOT:PSS/GO混合薄膜作为阳极时的OLED器件具有最低的启亮电压和最高的电流效率,其最大亮度是纯PEDOT:PSS作为阳极的OLED的1.7倍。较高的透过率,电导率和HOMO能级,尤其是表面形貌的改变都有利于PEDOT:PSS/GO阳极OLED器件性能的改善。