专利名称：导电聚合物薄膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种导电聚合物薄膜及其制备方法。
背景技术：
导电聚合物具有金属或半导体的电子特性、易于加工的优点和聚合物所特有的力学性质，因此是集诸多特异性能于一身的高分子材料。这些特异性能的组合使得导电聚合物成为一种特殊的材料，因而备受科学研究者的青睐。常见的导电聚合物有聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等。导电聚合物纳米材料在许多技术应用领域都表现了突出的优点高电导率、高比表面积、电荷传输路径短等，这些特殊性能来源于其纳米尺寸。概括来讲，特殊结构导电聚合物的合成方法主要分为两类模板法和无模板法。模板法是制备导电高分子材料和导电高分子复合材料的重要方法。模板根据其种类的不同可分为软模板(如表面活性剂、液晶分子等)和硬模板(如氧化铝多孔膜)，也可分为无机物模板(如SiO2、半导体氧化物、纳米金属粒子等)和有机物模板(如多孔聚碳酸酯膜等)。结合氧化聚合反应、现场掺杂聚合反应、电化学反应、乳液聚合等方法可制备各种形貌的导电高分子材料。采用模板法的优点是产物大小可以通过模板尺寸来控制；缺点是制备工序复杂、需要繁琐的清除模板的后处理工作，难以实现批量生产，此外有些模板价格较昂贵。无模板法就是在没有外界模板的帮助下通过采用特定的实验条件直接获得导电高分子，该方法具有简单易行、无需表面活性剂和模板后处理、产量高等优点，但也存在一定的缺点，如样品形貌和尺寸比较难控制，电导率低等。专利CN102020845A公开了一种导电聚苯胺聚吡咯复合膜的制法，即采用无模板的电化学方法在液液界面间得到导电复合膜，但对于亲水性的单体，如苯胺，却无法采用该法得到单一的聚苯胺薄膜。专利 CN101735468A公开了一种自支持导电聚合物薄膜的制法，但该方法需要用到成本较高的离子液体，于经济效益上不合算。鉴于现有的模板法和无模板法存在的不足，迫切需要一种更好的制备方法的来替代现有的技术。
发明内容
本发明旨在提供一种导电聚合物薄膜及其制备方法，以解决现有技术中存在的导电聚合物薄膜的电导率低、样品形貌和尺寸难控制及制备复杂的技术问题。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种导电聚合物薄膜的制备方法，包括以下步骤1)将待聚单体溶于有机溶剂中，得到溶液A ；2)将氧化剂溶于水中，得到混合溶液B ；3)将溶液A与溶液B混合得到混合物C，将混合物C冷冻形成晶体界面，待聚单体在晶体界面聚合，得到导电聚合物薄膜。进一步地，在将溶液A与溶液B混合之前，将溶液B冷冻。进一步地，在步骤2、中，向溶液B中加入掺杂剂。
进一步地，掺杂剂为酸类、表面活性剂类、染料类、环糊精及其衍生物类组成的组中的一种或多种。酸类选自盐酸、对甲苯磺酸、高氯酸、十二烷基苯磺酸、β-萘磺酸、5-丁基萘磺酸、樟脑磺酸、蒽醌磺酸组成的组中的一种或多种。进一步地，掺杂剂与待聚单体的摩尔比为(0 1) (10 1)。进一步地，待聚单体为苯胺、吡咯、和噻吩及其衍生物组成的组中的一种或多种； 有机溶剂为苯、环己烷、对二甲苯、和1，4-二氧六环组成的组中的一种或多种；溶液A中待聚单体的浓度为0. 014mol/L 2. 42mol/L。进一步地，氧化剂为三价铁的化合物、过硫酸盐、过氧化物、过渡金属盐类和硝酸盐类组成的组中的一种或多种；其中三价铁的化合物为氯化铁；过硫酸盐为过硫酸铵。进一步地，溶液C中氧化剂与单体的摩尔比为(10 1) (1 10)。根据本发明的另一方面，提供了一种导电聚合物薄膜，由上述任一项的制备方法制备而成。进一步地，导电聚合物薄膜的电导率为50 3000S/cm。本发明的有益效果(1)采用溶剂晶体为模板，只需融化就可将模板去除，简化了去除模板的复杂程序；(2)可以通过改变单体浓度、反应时间以及冷冻温度有效地控制薄膜厚度和形貌， 通过改变掺杂剂种类或用量有效调控电导率的高低，具有优异的可控性及大范围的适用性；(3)本技术制备方法简便，原料价格低廉，具有巨大的经济效益潜力；(4)通过本发明的技术方案制备出的导电聚合物薄膜具有大面积产出、较好的柔韧性等优点，方便大规模生产，在光学、电子产业等领域具有诱人的应用前景。
说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1示出了根据本发明典型实施例制备的导电聚合物薄膜的厚度随反应时间的变化曲线；图2示出了根据本发明典型实施例制备的导电聚合物薄膜的厚度随单体浓度的变化曲线；以及图3示出了根据本发明典型实施例的聚吡咯薄膜电导率随掺杂剂与单体的摩尔比变化曲线。
具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。根据本发明的一种典型实施方式，导电聚合物薄膜的制备方法包括以下步骤1) 将待聚单体溶于有机溶剂中，得到溶液A ；2)将氧化剂溶于水中，得到溶液B，幻将溶液A与溶液B混合得到混合物C，将混合物C冷冻形成晶体界面，待聚单体在晶体界面聚合，得到导电聚合物薄膜。这里所说的将混合物C冷冻是指将混合物C置于恒温冷藏箱中进行低温冷冻界面聚合反应。该制备工艺通过在低温条件下，使得有机溶剂结晶将待聚单体排出，水结晶将氧化剂离子排出，被排出的待聚单体在有机溶剂和水形成的晶体界面上被氧化剂离子氧化而发生原位聚合形成聚合物。所谓晶体界面指的是有机溶剂结晶与水结晶形成的界面，所选有机溶剂为与水不相容的化合物，二者各自结晶形成界面。也即所说的采用溶剂晶体为模板在晶体界面间原位聚合制备导电聚合物薄膜。解冻后，晶体融化，从而得到一层自支撑聚合物薄膜。该制备方法由于溶剂结晶融化后即可将模板去除，简化了去除模板的复杂程序。此外，本发明的方法还具有适用体系范围广、成本低、经济效益潜力大等优点。根据本发明的一种优选的实施方式，在将溶液A与溶液B混合之前，将溶液B冷冻。相对于上述的直接冷冻方式，该实施方式先将溶液B于液氮中定向冷冻，然后将溶液A 加入到已经结晶的溶液B中，再将反应混合物置于-40°C -10°C的低温下进行冷冻界面聚合反应，得到导电聚合物薄膜。该制备方法与上述直接混合后冷冻的方法相比可控性好，得到的导电聚合物薄膜相对比较完整、厚度均一、电导率高且过程可控，可大面积生产。定向冷冻法还有一个突出的优点即是可以得到具有规则取向结构的产物。氧化剂在水定向结晶的过程中沿结晶区域的孔道被定向排出，待聚单体则沿定向结晶的孔道界面被氧化剂氧化发生原位聚合，从而得到共轭链较长的导电聚合物。根据本发明的一种典型实施方式，在步骤2、中，向溶液B中加入掺杂剂。通过添加掺杂剂可以调节最终产物的电导率。优选地，添加的掺杂剂为酸类、表面活性剂类、染料类、环糊精及其衍生物类组成的组中的一种或多种；优选地，酸类选自盐酸、对甲苯磺酸、高氯酸、十二烷基苯磺酸、β -萘磺酸、5- 丁基萘磺酸、樟脑磺酸、蒽醌磺酸组成的组中的一种或多种。添加的掺杂剂并不局限于上述类型，通过调节掺杂剂的种类和数量可以调节最终产物的电导率的高低。一般来说，相对于无机酸，添加有机酸的效果更理想，因为有机酸的分子量和体积大，空间位阻作用大，能够有效地阻止单体在其他不必要的位置上发生交联， 使单体在晶体界面上更好地发生聚合，且可以诱导提高结晶化的程度，得到共轭链更长的导电聚合物薄膜。进一步优选地，掺杂剂与单体的摩尔比为0 1 10 1。掺杂剂的用量与薄膜的电导率密切相关，并不是添加的越多越好，刚开始随着掺杂剂用量的增加，聚合物薄膜的电导率呈上升趋势，但随着掺杂剂添加量的增多，电导率达到最高之后，又呈现下降趋势。根据本发明的优选实施方式，待聚单体为苯胺、吡咯、和噻吩及其衍生物组成的组中的一种或多种；有机溶剂为苯、环己烷、对二甲苯、和1，4_ 二氧六环组成的组中的一种或多种；溶液A中单体浓度为0. 014mol/L 2. 42mol/L。本发明所使用的单体包括但不限于以上几种，只要该单体能够在低温下析出并原位聚合即可，使用苯胺、吡咯、或噻吩是因为这些单体能够在晶体表面发生聚合反应得到理想的导电聚合物薄膜。使用苯、环己烷、对二甲苯、1，4 二氧六环作为有机溶剂，事实上选用无机溶剂水也可以，但需使单体浓度低于或等于在其水中的溶剂度。选用这些溶剂，主要因为它们的熔点较高，在-40°C -10°C时能结晶并将单体排出，使其发生原位聚合反应。但是考虑技术效果及毒性大小，优选环己烷做溶剂。除了加入掺杂剂调节电导率外，还可以通过控制单体浓度、氧化剂浓度、单体与氧化剂比例、掺杂剂用量以及反应容器的大小来控制薄膜的厚度和大小以及电导率的高低，使得制备过程具有良好的可控性。
优选地，将溶液A中单体的浓度控制在0. 014mol/L 2. 42mol/L之间，此浓度范围内的单体可以在-40°C -10°C下顺利析出并进一步在界面发生聚合反应，可以得到外观和厚度均勻的导电聚合物薄膜。单体浓度过低得到的膜太薄、强度低且不完整；浓度太高形成的膜太厚且内层粗糙。根据本发明的典型实施方式，氧化剂为三价铁的化合物、过硫酸盐、过氧化物、过渡金属盐类、硝酸盐类组成组中的一种或多种；其中三价铁的化合物为氯化铁；过硫酸盐为过硫酸铵。本发明优选但并不局限于上述所列的氧化剂，只要能够将待聚单体氧化使其在界面聚合即可。优选地，氧化剂与单体的摩尔比为(10 1) (1 10)。 若添加的氧化剂的量与单体的摩尔比低于1 10时，不能够将单体完全氧化，也得不到完整的导电聚合物薄膜；若添加的氧化剂与单体的摩尔比高于10 1，则造成聚合速度太快， 聚合热大，导致聚集，使产物导电性降低。根据本发明的另一方面，提供了一种导电聚合物薄膜，该导电聚合物薄膜由上述任一种制备方法制备而成。优选地，导电聚合物薄膜的电导率50 3000S/cm，且厚度和尺寸可调，方便大面积生产。采用本发明制备的自支持导电聚合物薄膜可以用任何基底取出， 甚至可以不需基底，悬空晾干即可，克服了普通模板对基底方面的苛刻要求。下面结合实施例来说明本发明的有益效果。实施例1 溶液A的制备将吡咯单体0. 18mmol溶于3ml环己烷中，得到单体浓度为 0. 06mol/L.溶液B的制备将过硫酸铵0. 18mmol溶于5ml的去离子水中，然后加入0. 60mmol
浓盐酸，混合均勻得到澄清溶液。将溶液B加入盛有溶液A的试管中搅拌片刻，然后立即放入温度为-17°C的恒温冷藏箱中进行低温冷冻界面聚合反应。反应1 后，将产物经甲醇、丙酮、水反复清洗后抽滤，最后置于60°C的真空烘箱里干燥Mh，得到鲜艳金属光泽的聚吡咯薄膜，厚度为240nm， 电导率为580S/cm。实施例2 溶液A的制备将吡咯单体0.72mmol溶于3ml环己烷中，得到单体浓度为 0.24mol/L0 溶液B的制备将无水氯化铁1. 45mmo 1溶于細1的去离子水中，然后加入 2. 90mmol对苯甲酸混合均勻得到澄清溶液。将溶液B加入盛有溶液A的试管中搅拌片刻，然后立即然后立即在液氮气氛中快速冷冻，冷冻完成后放入温度为_17°C的恒温冷藏箱中进行冷冻界面聚合反应。反应Mh 后，将产物经甲醇、丙酮、水反复清洗后抽滤，最后置于60°C的真空烘箱里干燥Mh，得到黑色金属光泽的聚吡咯薄膜，厚度为220nm，电导率为2010S/cm。实施例3溶液A的制备将吡咯单体7.24mmol溶于3ml环己烷中，得到单体浓度为 2.42mol/L。溶液B的制备将无水氯化铁1. 45mmol溶于的去离子水中，然后加入 2. 90mmol对苯甲酸混合均勻得到澄清溶液。将溶液B加入盛有溶液A的试管中搅拌片刻，然后立即然后立即在液氮气氛中快速冷冻，冷冻完成后放入温度为_17°C的恒温冷藏箱中进行冷冻界面聚合反应。反应Mh 后，将产物经甲醇、丙酮、水反复清洗后抽滤，最后置于60°C的真空烘箱里干燥Mh，得到黑色金属光泽的聚吡咯薄膜，厚度为500nm，电导率为730S/cm。实施例4 溶液A的制备将吡咯单体5.80mmol溶于40ml的环己烷中，得到单体浓度为 0.14mol/L。溶液B的制备在直径125mm的结晶皿中，将无水氯化铁5. 80mmol溶于40ml的去离子水中，然后加入对苯甲酸11. 6mmol，混合得到澄清溶液。首先将溶液B置于温度为-17°C的冰箱中直接冷冻，然后加入溶液A到已经结晶的溶液B中，将反应混合物置于温度为_25°C恒温冷藏箱进行冷冻界面聚合反应。反应48h 后，将产物经甲醇、丙酮、水反复清洗后抽滤，最后置于60°C的真空烘箱里干燥Mh，得到面积为结晶皿口径大小的聚吡咯薄膜，厚度为400nm，电导率为1480S/cm。实施例5:溶液A的制备将吡咯单体0. 72mmol溶于IOml的环己烷中，得到单体浓度为 0.072mol/Lo溶液B的制备将无水氯化铁2.48mmol溶于40ml的去离子水中，然后加入对苯甲酸2. 48mmol，混合得到澄清溶液。首先将B溶液置于温度为_17°C的冰箱中直接冷冻，然后将溶液A加入到已经结晶的溶液B中，将反应混合物置于温度为_20°C恒温冷藏箱进行冷冻界面聚合反应。反应48h 后，将产物经甲醇、丙酮、水反复清洗后抽滤，最后置于60°C的真空烘箱里干燥Mh，得到面积为结晶皿口径大小的聚吡咯薄膜，厚度为300nm，电导率为3000S/cm。实施例6 溶液A的制备将吡咯单体5.80mmol溶于15ml的环己烷中，得到单体浓度为 0.39mol/L。溶液B的制备在直径IOOmm的结晶皿中，将过氧化氢2. 90mmol溶于15ml的去离
子水中，混合得到澄清溶液。首先将B溶液置于温度为_17°C的冰箱中直接冷冻，然后加入A溶液到已经结晶的 B中，将反应混合物置于温度为_25°C恒温冷藏箱进行冷冻界面聚合反应。反应4 后，将产物经甲醇、丙酮、水反复清洗后抽滤，最后置于6(TC的真空烘箱里干燥24h，得到面积为结晶皿口径大小的聚吡咯薄膜，厚度为600nm，电导率为50S/cm。实施例7 溶液A的制备将吡咯单体0. 29mmol溶于IOml的对二甲苯中，得到单体浓度为 0. 03mol/L 的溶液。溶液B的制备将无水氯化铁1. 45mmol溶于30ml的去离子水中，然后加入樟脑磺酸1. 45mmol，混合得到澄清溶液。首先取溶液B IOml以2mm/min的速度浸入到液氮气氛中定向冷冻，然后将其浸入溶液A中，将反应混合物置于温度为-40°C的恒温冷藏箱中进行聚合反应。反应4 后，将产物经甲醇、丙酮、水反复清洗后抽滤，最后置于6(TC的真空烘箱里干燥24h，得到具有取向结构的双层聚吡咯薄膜，单层厚度为150nm，电导率为1630S/cm。
实施例8 溶液A的制备将吡咯单体0. 145mmol溶于IOml的环己烷中，得到单体浓度为
0.014mol/L 的溶液。溶液B的制备将无水氯化铁1. 45mmol溶于30ml的去离子水中，然后加入氢碘酸
1.45mmol，混合得到澄清溶液。首先取溶液B IOml以2mm/min的速度浸入到液氮气氛中定向冷冻，然后将其浸入溶液A中，将反应混合物置于温度为-10°C的恒温冷藏箱中进行聚合反应。反应4 后，将产物经甲醇、丙酮、水反复清洗后抽滤，最后置于6(TC的真空烘箱里干燥24h，得到聚吡咯薄膜，单层厚度为50nm，电导率为200S/cm。实施例9 溶液A的制备将噻吩单体0. 75mmol溶于IOml环己烷中，得到单体浓度为 0. 07mol/L 的溶液。溶液B的制备将无水氯化铁3. OOmmol溶于20ml的去离子水中，然后加入 3. OOmmol对甲苯磺酸，混合均勻得到澄清溶液。首先取溶液B IOml以2mm/min的速度浸入到液氮气氛中定向冷冻，然后将其浸入 A溶液中，将反应混合物置于温度为-20°C的恒温冷藏箱中进行聚合反应。反应4 后，将产物经甲醇、丙酮、水反复清洗后抽滤，最后置于6(TC的真空烘箱里干燥24h，得到聚噻吩薄膜，厚度为260nm，电导率为890S/cm。实施例10 溶液A的制备将苯胺单体0. SOmmol溶于IOml环己烷中，得到单体浓度为 0. 08mol/L 的溶液。溶液B的制备将无水氯化铁4. OOmmol溶于20ml的去离子水中，然后加入 3. 20mmol对甲苯磺酸，混合均勻得到澄清溶液。将取溶液B IOml以2mm/min的速度浸入到液氮中定向冷冻，然后将其浸入溶液A 中，将反应混合物置于温度为-10°C的恒温冷藏箱中进行聚合反应。反应4 后，将产物经甲醇、丙酮、水反复清洗后抽滤，最后置于60°C的真空烘箱里干燥Mh，得到聚苯胺薄膜，厚度为300nm，电导率为370S/cm。实施例11 溶液A的制备将苯胺单体3. SOmmol溶于IOml环己烷中，得到单体浓度为 0. 08mol/L 的溶液。溶液B的制备将过硫酸铵0. 38mmol溶于20ml的去离子水中，然后加入3. 20mmol
十二烷基苯磺酸，混合均勻得到澄清溶液。取B溶液IOmL以2mm/min的速度浸入到液氮中定向冷冻，然后将其浸入溶液A中， 将反应混合物置于温度为-10°C的恒温冷藏箱中进行聚合反应。反应4 后，将产物经甲醇、丙酮、水反复清洗后抽滤，最后置于60°C的真空烘箱里干燥Mh，得到聚苯胺薄膜，厚度为300nm，电导率为350S/cm。实施例12 溶液A的制备将N-甲基吡咯单体1. 26mmol溶于IOml苯中，得到单体浓度为 0. 13mol/L 的溶液。
溶液B的制备将无水氯化铁3. 20mmol溶于20ml的去离子水中，然后加入
3.20mmol对甲苯磺酸，混合均勻得到澄清溶液。将取溶液B IOml以2mm/min的速度浸入到液氮中定向冷冻，然后将其浸入溶液A 中，将反应混合物置于温度为-20°C的恒温冷藏箱中进行聚合反应。反应4 后，将产物经甲醇、丙酮、水反复清洗后抽滤，最后置于60°C的真空烘箱里干燥Mh，得到聚N-甲基吡咯薄膜，厚度为600nm，电导率为130S/cm。实施例13 溶液A的制备将吡咯单体0.72mmol溶于3ml环己烷中，得到单体浓度为 0.24mol/L0溶液B的制备将硝酸铜1. 45mmol溶于細1的去离子水中，然后加入2. 90mmol对
苯甲酸混合均勻得到澄清溶液。将溶液B加入盛有溶液A的试管中搅拌片刻，然后立即在液氮气氛中快速冷冻，冷冻完成后放入温度为_25°C的恒温冷藏箱中进行冷冻界面聚合反应。反应24h后，将产物经甲醇、丙酮、水反复清洗后抽滤，最后置于60°C的真空烘箱里干燥Mh，得到黑色金属光泽的聚吡咯薄膜，厚度为300nm，电导率为^OOS/cm。结合下面实施例进一步说明反应时间和单体浓度对薄膜厚度的影响。将吡咯单体0. 36mmol溶于IOml的环己烷中，得到单体浓度为0. 036mol/L的A溶液；将1. 8mmol的无水氯化铁溶于IOml的去离子水中，然后加入对苯甲酸1. 8mmol，混合均勻得到澄清B溶液；首先将B溶液以2mm/min的速度在液氮在定向冷冻，然后将其浸入A溶液中，将反应混合物置于_17°C的恒温冷藏箱中进行低温冷冻界面聚合反应。反应时间分别为0.5、1、2、3、4天以后，将产物经甲醇、丙酮、水反复清洗后抽滤，最后置于601的真空烘箱中干燥Mh，得到一系列具有不同厚度的聚吡咯薄膜，见图1。图1可以看出随着反应时间增长，得到的薄膜厚度逐渐增加，一定时间后，趋于平衡，不再增加。将吡咯单体0. 01,0. 02,0. 04,0. 06,0. 10,0. 20,0. 30,0. 40,0. 60ml 分别溶于 8ml 的环己烷中，得到单体为浓度为 0. 018,0. 036,0. 072,0. 11,0. 18,0. 36,0. 48,0. 72、 0. 96mol/L的溶液A ；配置含氯化铁浓度为0. 18mol/L，对甲苯磺酸浓度为0. 36mol/L的溶液B ；首先将取IOml溶液B以2mm/min的速度在液氮中定向冷冻，然后将其浸入溶液A中， 将反应混合物置于_17°C的恒温冷藏箱中进行低温冷冻界面聚合反应。反应4 以后，将产物经甲醇、丙酮、水反复清洗后抽滤，最后置于60°C的真空烘箱中干燥Mh，得到一系列具有不同厚度的聚吡咯薄膜，见图2。从图2中可以看出，随着单体浓度的增加，得到的导电聚合物薄膜的厚度逐渐增加，但是限于界面空间大小的限制，膜厚不会无限增加。结合下面的实施例进一步说明掺杂剂与单体不同摩尔比对聚合物薄膜电导率的影响。将吡咯单体0. 72mmol溶于3ml环己烷中得到单体浓度为0. 24mol/L的溶液A ；将无水氯化铁1. 45mmol溶于細1的去离子水中，然后分别加入与单体摩尔比为0、0. 5、1、2、
4、6、8、10的对甲苯磺酸混合均勻得到一系列澄清溶液B；将溶液B加入盛有溶液A的试管中，搅拌片刻，然后立即在液氮气氛中快速冷冻，冷冻完成后置于温度为_17°C的恒温冷藏箱中进行低温冷冻界面聚合反应。反应24h后，将产物经甲醇、丙酮、水反复清洗后抽滤，最后置于60°C的真空烘箱里干燥Mh，得到一系列具有不同电导率的聚吡咯薄膜，见图3。从图3可以看出，掺杂剂的添加量对聚合物薄膜的电导率具有较大的影响，随着掺杂剂对甲苯磺酸添加量的增多，得到的聚合物薄膜的电导率逐渐增加，达到一定数值后，再添加掺杂齐U，聚合物薄膜的电导率逐渐降低。从上述实施例可以看出，本发明的制备方法具有优异的可控性，可以通过控制反应时间和单体浓度来控制合成的导电聚合物薄膜的厚度，通过控制掺杂剂与单体的添加比例来制备高电导率的导电聚合物薄膜，该制备方法去除模板方便、膜厚和尺寸可控。利用本发明的技术方案制备出的导电聚合物薄膜电导率高，可大规模生产。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种导电聚合物薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤1)将待聚单体溶于有机溶剂中，得到溶液A；2)将氧化剂溶于水中，得到溶液B；3)将所述溶液A与所述溶液B混合得到混合物C，将所述混合物C冷冻形成晶体界面， 所述待聚单体在所述晶体界面聚合，得到所述导电聚合物薄膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在将所述溶液A与所述溶液B混合之前，将所述溶液B冷冻。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤幻中，向所述溶液B 中加入掺杂剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂剂为酸类、表面活性剂类、 染料类、环糊精及其衍生物类组成的组中的一种或多种；所述酸类为选自盐酸、对甲苯磺酸、高氯酸、十二烷基苯磺酸、β -萘磺酸、5- 丁基萘磺酸、樟脑磺酸、蒽醌磺酸组成的组中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂剂与所述待聚单体的摩尔比为(0 1) (10 1)。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述待聚单体为苯胺、吡咯、和噻吩及其衍生物组成的组中的一种或多种；所述有机溶剂为苯、环己烷、对二甲苯、和1， 4-二氧六环组成的组中的一种或多种；所述溶液A中待聚单体的浓度为0.014mol/L 2.42mol/L。
7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为三价铁的化合物、 过硫酸盐、过氧化物、过渡金属盐类和硝酸盐类组成的组中的一种或多种；所述三价铁的化合物为氯化铁；所述过硫酸盐为过硫酸铵。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述氧化剂与所述待聚单体的摩尔比为(10 1) (1 10)。
9.一种导电聚合物薄膜，其特征在于，由权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备而成。
10.根据权利要求9所述导电聚合物薄膜，其特征在于，所述导电聚合物薄膜的电导率为 50 3000S/cm。
全文摘要
本发明公开了一种导电聚合物薄膜及其制备方法。该制备方法包括以下步骤1)将待聚单体溶于有机溶剂中，得到溶液A；2)将氧化剂溶于水中，得到溶液B；3)将溶液A与溶液B混合得到混合物C，将混合物C冷冻形成晶体界面，待聚单体在晶体界面聚合，得到导电聚合物薄膜。本发明具有制备工艺简便、可控性好、适用范围体系广、可大面积生产以及成本低、经济效益潜力大等优点，并且制得的导电聚合物薄膜具有突出的电学性能。
文档编号C08L79/04GK102532892SQ20121001956
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月20日 优先权日2012年1月20日
发明者戚贵金, 汪辉亮 申请人:北京师范大学