pss-edot 溶液的合成)
一种高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法[发明专利]
![一种高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/f83399d9541810a6f524ccbff121dd36a32dc420.png)
(10)申请公布号 CN 102731923 A(43)申请公布日 2012.10.17C N 102731923 A*CN102731923A*(21)申请号 201210219593.1(22)申请日 2012.06.29C08L 25/18(2006.01)C08L 65/00(2006.01)C08L 5/00(2006.01)C08G 61/12(2006.01)(71)申请人扬中市顺鹏新材料技术有限公司地址212216 江苏省镇江市扬中市新材料工业园油坊镇会龙村(72)发明人包信伟(74)专利代理机构南京苏科专利代理有限责任公司 32102代理人任立 姚姣阳(54)发明名称一种高导电率的PEDOT-PSS 溶液的制备方法(57)摘要本发明主要涉及一种由掺杂硫酸戊聚糖钠的PEDOT-PSS 聚合物、乙二醇和水组成的高导电率的PEDOT-PSS 溶液的制备方法，依照本方法制得的PEDOT-PSS 溶液成膜性和透明性均较好，并且制备方法简易、环保，适合工业化生产。
(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 3 页1/1页1.一种高导电率的PEDOT-PSS 溶液的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）配制一定比例的硫酸戊聚糖钠和PSS 的去离子水溶液；（2）加入3,4-乙烯二氧噻吩，搅拌反应，形成乳白色分散体；（3）然后加入Fe 2(SO 4)3和(NH 4)2S 2O 8,搅拌反应；（4）加入乙二醇，搅拌反应一定时间，最后用离子树脂纯化处理，即得。
2.根据权利要求1所述的高导电率的PEDOT-PSS 溶液的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的硫酸戊聚糖钠和PSS 的重量比例为1:10～30。
3.根据权利要求2所述的高导电率的PEDOT-PSS 溶液的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的硫酸戊聚糖钠和PSS 的重量比例为1:15～20。
pedot合成机理_概述说明以及解释
pedot合成机理概述说明以及解释1. 引言1.1 概述在过去的几十年里，导电高分子材料因其出色的导电性能和良好的机械强度而备受研究人员的关注。
其中最具代表性和广泛应用的一种导电高分子材料是聚（3,4-乙二氧基噻吩）（PEDOT）。
PEDOT具有优异的导电性质和可调节的物理化学性质，使其成为许多领域中的理想候选材料。
1.2 文章结构本文将对PEDOT合成机理进行详细阐述，并探讨PEDOT在不同领域中的应用。
首先，我们将介绍PEDOT的简介，包括其化学结构和特点。
然后，我们将重点介绍PEDOT合成方法，包括氧化聚合法、化学还原法以及其他常用方法。
接下来，我们将探讨PEDOT的性质，包括其导电性质以及在光电器件和生物医学领域中的应用。
最后，在结论部分，我们将总结现有研究成果，并展望未来PEDOT 研究方向和发展趋势。
1.3 目的本文旨在全面了解并深入探究PEDOT的合成机理，以及其在不同领域中的应用。
通过对PEDOT的机理解析和性质讨论，有助于我们更好地认识和理解这一重要导电高分子材料，为其进一步研究和应用提供有效的参考。
同时，本文也希望能够为相关领域的科研学者提供一个全面了解PEDOT的概览，并启发更多创新思路和研究方向。
2. PEDOT合成机理:2.1 PEDOT简介:聚3,4-乙撑二噻吩（PEDOT）是一种具有高导电性和良好稳定性的有机导电聚合物。
它是由共轭电子丰富的噻吩单元和带有正电荷的多槽离子（聚阳离子）共价键合而成。
PEDOT具有优异的柔韧性、可加工性和化学稳定性，因此在许多领域中得到了广泛的应用。
2.2 PEDOT合成方法:目前常用的PEDOT合成方法主要包括化学还原法、氧化聚合法和其他方法。
其中，化学还原法通过将二氯二硫基噻吩（EDOT）与还原剂如FeCl3反应生成PEDOT。
氧化聚合法则是通过将EDOT与氯过氧钠反应，在存在DMSO溶剂中进行氧化聚合获得PEDOT。
2.3 PEDOT聚合机理:PEDOT的聚合机理可以分为两个阶段：初始核心形成和线性扩展。
PEDOTPSS导电自支撑薄膜的合成与表征
随着个人信息平台与物联网的发展，柔性、可穿戴电子器件需求的增长已经渗透到现代电子工业、材料工业和诸多相关多学科领域中，其要求传感器能够附着于织物表面，或使用胶黏带、皮带直接安装在人类皮肤上等，输出物理或化学信号，从而实现疾病诊断、健康监测或身体运动监测等方面的功能。
柔性可穿戴电子器件的发展对于推动中国生命健康、医疗卫生、人工智能等方面的进一步发展具有重要的现实意义。
柔性电子器件通常需要包含能够进行电荷传导的导电电极材料，而传统的电极材料如单晶硅、多晶金属或金属氧化物等，普遍具有密度大、质脆和刚硬的缺点，难以贴合曲面结构或进行拉伸，从而限制了其在柔性传感器方面的应用。
而导电高分子材料，通常为具有共轭π键的分子链，能够在保留高分子固有的低密度、柔性高等优势的前提下，通过掺杂（导电聚合物主链发生部分氧化或还原）来实现从半导体到导体的电导率范围变化（1×10–6~1×104 S/cm）[4-6]，从而在柔性可穿戴传感器应用方面具有极大的优势。
本文以简便、低成本的化学氧化法一步合成PEDOT:PSS悬浮液，并通过简单的抽滤方式，快速去除水分，避免涂膜等方式在薄膜烘干或晾干过程中导致的颗粒团聚现象，使PEDOT:PSS在滤膜上均匀沉积，制得纯PEDOT:PSS自支撑薄膜。
对悬浮液进行了粒径、紫外-可见吸收光谱表征，对自支撑薄膜进行了傅里叶变换红外光谱验证，并测试了其电导率、微观形貌与力学性能。
摘要：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。
导电聚合物单体3_4_乙烯二氧噻吩的合成
- 1
, 1 7 3 2 cm
- 1
- 1
, 1 4 3 6 cm
- 1
- 1
,
, 1 400 ～1 500 cm
, 3 389 cm 吸收峰 ,
符合 3, 4 - 二羟基噻吩 - 2, 5 - 二甲酸二甲酯的结 构特征 。
1. 5 3, 4 - 乙烯二氧噻吩 - 2, 5 - 二羧酸 ( 4 ) 的合
成 取 3, 4 - 乙烯二氧噻吩 - 2, 5 - 二羧酸二甲酯 12 g, 30%液碱 20 g,水 125 mL ,一并加 500 mL 入三 口瓶中 ,搅拌 ,升温至回流 ,反应 3 h, 物料逐渐变成 棕色或深棕色透明 ,待反应完毕后冷却至室温 ,用浓 盐酸酸化至 pH 值为 2,有灰色沉淀析出 ,经抽滤 、 水 洗、 干燥后得产物 ( 4 ) 17. 0 g。 产物 ( 4 )即为 3, 4 - 乙烯二氧噻吩 - 2, 5 - 二羧 酸 ,灰色粉末 , GC 分析其含量为 96. 3% (归一法 ) , 收率 95. 0% 。 IR 分 析 结 果 : 2 980 cm , 1 732 - 1 - 1 - 1 cm , 1 268 cm , 1 400 ～1 500 cm 吸收峰 , 符合
2000 年的诺贝尔化学奖授予了美国的 A lan J Heeger、 A lan G M acD iar m id 教 授 和 日 本 的 H ideki Shirakawa教授 ,以表彰他们导电聚合物研究方面的 成果 。其中聚噻吩材料所表现的独特的电学 、 光学 和结构等方面性质引起了研究者的广泛兴趣 。聚 3, 4 - 乙烯二氧噻吩 ( PEDOT ) 用聚对苯乙烯磺酸 ( PSS)掺杂后 ,生成产物可以作为抗静电材料 ,德国 拜尔公司已将该技术成功地投入商业生产 , 并广泛 的应用于多个领域 。
电磁功能PEDOTPSS的制备及性能研究
电磁功能PEDOT/PSS的制备及性能研究作者：李东李昕来源：《科技传播》2011年第15期摘要用Massart水解法制备了纳米Fe3O4，然后在其磁流体溶液中原位合成了Fe3O4-PEDOT/PSS纳米复合物，通过XRD、SEM、PPMS等测试对纳米复合物的形态、结构及电磁性能进行了研究。
实验制备的纳米Fe3O4的粒径为8nm，纳米复合粒子的粒径为100nm~200nm，且同时具有良好的磁性能和导电性。
优化实验条件下，可得到饱和磁化强度为15.3emu/g，电导率为1.37S/cm的纳米复合粒子，实验表明复合物饱和磁化强度随着Fe3O4的含量的增加而增加，电导率随着Fe3O4的含量的增加先增加后减小。
关键词聚(3，4-乙撑二氧噻吩)/聚对苯乙烯磺酸；纳米四氧化三铁；原位聚合中图分类号O44 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）48-0090-02近年来，将导电聚合物与磁性纳米粒子进行复合，以实现电、磁性能的复合，并通过调节各组元的组成和结构实现对复合材料电、磁性能的调控，成为了开发兼具电磁性能功能材料的热点之一，并广泛应用于制备电磁屏蔽材料、电磁波吸收剂等功能材料[1]。
在众多导电高分子中，聚苯胺、聚吡咯等导电聚合物得到了广泛关注，它们与金属、金属氧化物，半导体等纳米微粒形成的导电聚合物纳米复合材料如Au/PANI、Co/PANI、Fe3O4/ PANI等相继被报道[2-6]。
Tang等[7]制备了聚苯胺（PAn）掺杂的γ-Fe2O3-Pan纳米复合物， Wan[8]等在水溶液中通过调节pH值合成了聚苯胺包覆的Fe3O4-PAn纳米复合物， Bidan[9]利用电聚合技术合成了含聚吡咯（PPy）的磁性纳米粒子γ-Fe2O3-PPy。
聚对苯乙烯磺酸（PSS）掺杂的聚二氧乙烯噻吩（PEDOT）相对于其它导电高分子具有较高的导电性，良好化学、热稳定性及优异的成膜性，应用极为广泛。
目前，在已成功合成的电磁复合材料中仍未见PEDOT/PSS和纳米四氧化三铁的电磁复合材料的报道。
pedotpss的结构式
pedotpss的结构式PEDOT:PSS是一种聚合物复合材料，由聚(3,4-乙烯二氧噻吩)（PEDOT）和聚苯乙烯磺酸（PSS）组成。
它具有高导电性和优异的机械柔韧性，广泛应用于有机电子器件和柔性电子技术领域。
本文将从PEDOT:PSS的结构、制备方法以及应用领域等方面进行探讨。
PEDOT:PSS的结构式如下：[图1：PEDOT:PSS的结构式]PEDOT:PSS的制备方法有多种，其中最常用的方法是溶液法。
首先，将PEDOT和PSS分别溶解在适当的溶剂中，然后将两种溶液混合，并通过搅拌或超声处理使其均匀混合。
最后，将混合溶液通过旋涂、喷涂或印刷等方法涂布在基底上，待溶剂挥发后即可得到PEDOT:PSS薄膜。
此外，还可以通过电化学聚合、化学氧化还原等方法制备PEDOT:PSS。
PEDOT:PSS具有许多优异的性质，使其在有机电子器件和柔性电子技术中得到广泛应用。
首先，PEDOT:PSS具有高导电性，其导电性能可通过调整PEDOT和PSS的比例来控制。
其次，PEDOT:PSS具有优异的光电性能，可用于制备光电转换器件，如有机太阳能电池和光电探测器。
此外，PEDOT:PSS还具有优异的机械柔韧性和可拉伸性，可用于制备柔性电子器件，如可穿戴设备、柔性显示器和可弯曲电子电路等。
在有机太阳能电池领域，PEDOT:PSS常用作导电电极材料。
它可以提供良好的电荷传输性能和光电转换效率，同时具有较高的机械柔韧性和稳定性。
此外，PEDOT:PSS还可以通过调控其导电性能来改善器件的性能。
例如，可以通过掺杂其他导电聚合物或添加导电添加剂来提高PEDOT:PSS的导电性能，并进一步提高太阳能电池的效率。
除了有机太阳能电池，PEDOT:PSS还被广泛应用于其他有机电子器件中。
例如，它可以用作有机场效应晶体管的源极电极、有机发光二极管的电极材料以及超级电容器的电极材料等。
此外，PEDOT:PSS还可以与其他功能材料组合使用，用于制备传感器、电致变色器和生物电子器件等。
导电聚合物PEDOT
第４２卷㊀第３期２０２３年㊀６月北京生物医学工程ＢｅｉｊｉｎｇＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ ４２㊀Ｎｏ ３Ｊｕｎｅ㊀２０２３基金项目：上海理工大学医工交叉项目（１０２１３０８４２４）㊁上海介入医疗器械工程技术研究中心项目（１８ＤＺ２２５０９００）资助作者单位：１㊀上海理工大学健康科学与工程学院（上海２０００９３）２㊀休斯敦大学机械工程系（休斯敦得克萨斯州７７２０４）通信作者：孙力，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｓｕｎ４＠ｕｈ ｅｄｕ；刘颖，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｉｎｇ２４３１＠１６３ ｃｏｍ导电聚合物ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ及其在柔性生物医学传感器中的研究进展章浩伟１㊀王怡东１㊀玄雪婷１㊀孙力２㊀刘颖１摘㊀要㊀柔性生物医学传感器面临延展性差㊁灵敏度不高的问题，需要开发同时具有高电学性能和力学性能的材料，而传统陶瓷㊁金属或半导体通常不能满足㊂在导电聚合物中，聚（３，４⁃亚乙基二氧噻吩）ʒ聚（苯乙烯磺酸盐）［ｐｏｌｙ（３，４⁃ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）ʒｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ），ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ］是一种具有较高导电性㊁化学稳定性以及良好生物相容性的材料，已成为一种被广泛研究的电极和传感器材料，并在生物医学领域得到应用㊂本文总结了ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的电学性能㊁力学性能及改性方式，并对其在柔性生物医学传感器方面的应用现状进行综述㊂关键词㊀ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ；柔性传感器；导电聚合物；生物医学传感器ＤＯＩ：１０ ３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－３２０８ ２０２３ ０３ ０１８．中图分类号㊀Ｒ３１８ ０４㊀㊀文献标志码㊀Ａ㊀㊀文章编号㊀１００２－３２０８（２０２３）０３－０３２２－０５本文著录格式㊀章浩伟，王怡东，玄雪婷，等．导电聚合物ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ及其在柔性生物医学传感器中的研究进展［Ｊ］．北京生物医学工程，２０２３，４２（３）：３２２－３２６．ＺＨＡＮＧＨａｏｗｅｉ，ＷＡＮＧＹｉｄｏｎｇ，ＸＵＡＮＸｕｅｔｉｎｇ，ｅｔａｌ．Ｒｅｖｉｅｗｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒ⁃ＰＥＤＯＴʒＰＳＳａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｆｌｅｘｉｂｌｅｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓｅｎｓｏｒｓ［Ｊ］．ＢｅｉｊｉｎｇＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２３，４２（３）：３２２－３２６．Ｒｅｖｉｅｗｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒ⁃ＰＥＤＯＴʒＰＳＳａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｆｌｅｘｉｂｌｅｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓｅｎｓｏｒｓＺＨＡＮＧＨａｏｗｅｉ１，ＷＡＮＧＹｉｄｏｎｇ１，ＸＵＡＮＸｕｅｔｉｎｇ１，ＳＵＮＬｉ２，ＬＩＵＹｉｎｇ１１㊀ＳｃｈｏｏｌｏｆＨｅａｌｔｈＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｈａｎｇｈａｉｆｏｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ㊀２０００９３；２㊀ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＨｏｕｓｔｏｎ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ㊀７７２０４，ＵＳＡＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒｓ：ＳＵＮＬｉ（Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｓｕｎ４＠ｕｈ ｅｄｕ）；ＬＩＵＹｉｎｇ（Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｉｎｇ２４３１＠１６３ ｃｏｍ）ʌＡｂｓｔｒａｃｔɔ㊀Ｆｌｅｘｉｂｌｅｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓｅｎｓｏｒｓａｒｅｆａｃｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｐｏｏｒｄｕｃｔｉｌｉｔｙａｎｄｌｏｗｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ｗｈｉｃｈｒｅｑｕｉｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｈｉｇｈｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｔｈａｔｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｅｒａｍｉｃｓ，ｍｅｔａｌｓｏｒｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｕｓｕａｌｌｙｄｏｎｏｔｐｏｓｓｅｓｓ．Ａｍｏｎｇｖａｒｉｏｕｓｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｐｏｌｙ（３，４⁃ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）ʒｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ）（ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ），ｗｉｔｈｉｔｓｈｉｇｈｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｃｈｅｍｉｃａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ，ｈａｓｂｅｃｏｍｅａｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙｓｔｕｄｉｅｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅａｎｄｓｅｎｓｏｒｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｈａｖｅｂｅｅｎｅｘｐｌｏｒｅｄｉｎｔｈｅｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｆｉｅｌｄ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆＰＥＤＯＴʒＰＳＳ，ａｎｄｒｅｖｉｅｗｓｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｆｌｅｘｉｂｌｅｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓｅｎｓｏｒｓ．ʌＫｅｙｗｏｒｄｓɔ㊀ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ；ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒ；ｆｌｅｘｉｂｌｅｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｄｅｖｉｃｅ；ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓｅｎｓｏｒｓ０㊀引言随着科技的进步和健康观念的提升，人们对医疗设备的舒适性提出了更高的要求㊂这需要医疗设备在保持自身功能的同时，实现与皮肤的完美接触㊂而传统的导电材料包括碳和金属等无机材料，由于其本身的原子间相互作用及微结构特征，块体的柔顺性和延展性都较差㊂近来研究人员发现通过材料微结构设计或薄膜化可以在一定程度上提高这些材料的柔韧性和延展性，但其可拉伸性和力学／化学／生物适配度等仍然很难达到柔性医疗设备的要求㊂因此，科学和工业界一直都在寻找㊁合成或集成具有高导电性的可延展材料，以满足人们对柔性医疗电子设备的要求㊂１９７６年，Ｓｈｉｒａｋａｗａ等［１］将碘蒸气掺杂进聚乙炔，使其导电性可提高７个数量级，从而开创了导电聚合物这一崭新的材料研究领域㊂在导电聚合物中，聚（３，４⁃亚乙基二氧噻吩）ʒ聚（苯乙烯磺酸盐）［ｐｏｌｙ（３，４⁃ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）ʒｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ），ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ］具有一定柔性㊁电导率高㊁生物相容性好㊁在高温空气中具有较好的稳定性和耐湿性，因此经常被选作柔性电极材料应用于各种传感器的研发㊂本文将对ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的电学性能及力学性能进行综述，并介绍ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ在柔性生物医学传感器方面的研究进展㊂１㊀ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ及其性能１ １㊀ＰＥＤＯＴʒＰＳＳＰＥＤＯＴʒＰＳＳ是由３，４⁃乙烯二氧噻吩单体（３，４⁃ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ，ＥＤＯＴ）的氧化聚合物和聚（苯乙烯磺酸盐）［ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ），ＰＳＳ］两种分子组成的二嵌段共聚物㊂ＰＥＤＯＴ的分子量一般为１０００ ２５００ｇ／ｍｏｌ，ＰＳＳ的摩尔质量为４０００００ｇ／ｍｏｌ［２］㊂１ ２㊀ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的电学性能商用ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ为水分散体，由于ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ比例的不同，其电导率在０ ２ １Ｓ／ｃｍ之间［３］㊂近年来的研究表明，可以通过物理方法处理或与其他溶液共混（如添加有机溶剂㊁表面活性剂㊁盐或酸等），提高ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的电导率㊂Ｊｅｏｎｇ等［４］利用水热处理，在相对湿度大于８０％和温度高于６１ħ的条件下，使ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的电导率从０ ４９５提高到１２５ ３６７Ｓ／ｃｍ㊂Ｄｏｎｇ等［５］将二甲基亚砜（ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｕｌｆｏｘｉｄｅ，ＤＭＳＯ）添加到ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ水溶液中，发现溶液中形成ＰＳＳ⁃ＤＭＳＯ相，促进ＰＥＤＯＴ结晶，进而提高电导率的水平㊂Ｘｉａ等［６］利用甲酰胺和甲醇的共溶剂对ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ进行双重处理，使ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ薄膜的电导率在一次处理后增加到９７０Ｓ／ｃｍ，两次后增加到１２８７Ｓ／ｃｍ㊂Ｋａｎｇ等［７］使用苯甲酸处理ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ，使其电导率提高到１５００Ｓ／ｃｍ以上㊂导致电导率提高的机理一般为促进ＰＥＤＯＴ和ＰＳＳ之间的相分离以及ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ链重取向㊂结合ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ具有离子－电子导电的特性，其可以广泛应用于柔性电极㊁超级电容器和电化学传感器等领域㊂１ ３㊀ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的力学性能ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ在一般情况下表现为脆性，而随着相对湿度的增加，其力学性能虽发生一定改变，但仍不具有可拉伸性㊂Ｌａｎｇ等［８］通过拉伸试验在不同相对湿度下测定了ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的力学性能㊂在相对湿度增加的情况下，其杨氏模量从２ ８ＧＰａʃ０ ５ＧＰａ（２３％相对湿度）降为０ ９ＧＰａʃ０ ２ＧＰａ（５５％相对湿度）㊂研究表明，通过与弹性体结合㊁构建力学微结构或使用添加剂可以有效提高ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的可拉伸性㊂Ｌｉ等［９］将ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ转移到预拉伸的聚（二甲基硅氧烷）（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ，ＰＤＭＳ）薄膜上，成功制备具有褶皱结构的双层ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ／ＰＤＭＳ电极，使该电极可实现１００％的应变，并在１００００次循环后不产生明显疲劳㊂Ｌｕｏ等［１０］将ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ和ＰＤＭＳ共混，并添加活性剂，获得了断裂伸长率为８２％的薄膜㊂Ｙａｎｇ等［１１］将ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ与天然橡胶胶乳共混，实现了４９０％的断裂伸长率㊂经过处理的ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ表现出良好的导电性和拉伸性能㊂需注意，经过改性的ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ在拉伸过程中仍会产生裂纹，影响电荷传递通路，使其电导率下降㊂因此，在制备过程中需对不同材料间的相互作用进行更详细的分析与改进，以制作性能更完备的柔性电子产品㊂２㊀柔性温度传感器传统的温度传感器大多是将无机温度敏感材料㊃３２３㊃第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀章浩伟，等：导电聚合物ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ及其在柔性生物医学传感器中的研究进展构建在硬质基板上，加工复杂，一般不具有柔性，大大限制了其在生物医学方面的应用㊂导电聚合物ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ导电性高㊁机械柔韧性好，电阻率与温度还具有一定的相关性，促进了其在温度敏感层中的应用㊂Ｚｈａｎｇ等［１２］利用聚酰亚胺薄膜制备了基于ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的柔性温度传感器㊂该传感器力学稳定性好，重复性高，还可以区分０ １ħ的温度变化㊂Ｙｕ等［１３］通过将ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ薄膜夹在两层ＰＤＭＳ中间，设计了一种基于微裂纹的高性能ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ⁃ＰＤＭＳ传感器㊂稳定的微裂纹使传感器实现高灵敏度与线性度，其在３０ ５５ħ之间的线性度达到０ ９９８㊂３㊀柔性应变传感器柔性应变传感器将感受到的力学信号转换为电信号进行监测，大多依靠电阻㊁电容的变化，因此具有检测范围小㊁灵敏度低的不足，在生物医学领域的应用有限㊂经处理的ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ具有高拉伸强度，可扩大应变传感器的检测上限，还可以在一定检测范围内实现高灵敏度，在监测人体运动和脉搏等生理信号中具有很大的潜力㊂３ １㊀人体运动监测ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ与弹性体或其他材料混合制备具有良好拉伸性能的复合材料使其可以用于应变敏感传感器㊂Ｈｅ等［１４］用聚氨酯纳米纤维薄膜作弹性骨架，聚己内酯纳米纤维作黏结剂，制备了基于ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ／碳纳米管复合材料的超可伸缩热电薄膜㊂该薄膜在室温下的最佳导电性可达到１５８１Ｓ／ｍ，断裂应变超过４００％，并且已成功设计用于检测人体运动㊂Ｘｉａ等［６］利用ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ薄膜与９０％甲酰胺／甲醇制成柔性压阻传感器㊂实验结果表明该传感器的电流与手指弯曲角度呈正相关（在３０ʎ㊁４５ʎ和６０ʎ的弯曲角度下，电流分别从０ ０６ｍＡ增加到１２ｍＡ㊁２６ｍＡ和４２ｍＡ），具有定量检测的潜力㊂另外，研究人员也常通过改善传感器的制备方式来提高传感器的响应时间㊁灵敏度和耐用性等性能㊂Ｇａｏ等［１５］采用湿法纺丝法合成了ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ和聚乙烯醇（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ，ｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌｐｏｌｙｍｅｒ，ＰＶＡ）的导电复合纤维，制备出快速响应和高灵敏的可穿戴传感器，用于监测身体运动和实时健康㊂Ｌｏ等［１６］利用ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ聚合物共混物，通过喷墨打印制备了８４Ω／ｓｑ（１ｓｑ＝０ ０９２９ｍ２）的低片材电阻的印刷薄膜，实现了在５０％的拉伸应变下数千次循环㊂Ｗａｎｇ等［１７］通过单喷嘴技术制造了连续ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ／海藻酸钠（ｓｏｄｉｕｍａｌｇｉｎａｔｅ，ＳＡ）复合纤维，ＳＡ水凝胶包裹在ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ表面，大大增加了其延展性和耐用性㊂３ ２㊀生理信号监测在医疗监护方面，除了对人体运动等大幅度信号进行监测外，说话㊁皮肤皱纹㊁脉搏等细微的生物信号也对人体健康监护具有重要意义㊂Ｈａｎ等［１８］制备了基于羧甲基纤维素－ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的高拉伸导电复合薄膜，实现了薄膜在１００％应变下变化较小的相对电阻和优异的电气特性㊂Ｓｈｉ等［１９］将甘油添加到ＰＶＡ和ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的混合物中，制备了柔性水凝胶纤维传感器㊂该传感器柔韧性好，稳定性高，可在１０％伸长率下重复１０００次拉伸和收缩；检测范围低至０ ０１％的极小应变，可有效监测脉搏㊁发声等微小压力信号㊂Ｔａｎ等［２０］将ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ和ＰＤＭＳ的双官能团（３－巯基丙基）和三甲氧基硅烷共价结合，增强ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ与ＰＤＭＳ的界面附着力㊂并设计导电微褶结构，制备出具有２００μｓ快速响应时间和高灵敏度的柔性压阻式传感器，用于进行脉搏信号的监测㊂４㊀柔性生物电传感器电极与皮肤表面的良好接触是测量人体电信号的前提条件，而当前研究中的柔性电极大多与人体的贴合度低㊂ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ经过改性，可同时具有优异的电学性能㊁柔性和延展性，不仅可以保持生物医学传感器的功能性，还可以与人体曲面结构的共形接触，实现信号的准确㊁稳定传输，改善使用者的体验感，提高舒适性㊂４ １㊀心电信号监测心电图（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ，ＥＣＧ）是分析和监测心律失常等心血管疾病的重要技术之一㊂商用ＥＣＧ电极在使用过程中需要用到离子导电凝胶，而该凝胶经过长时间暴露会变干，甚至对皮肤造成刺激，降低信号的信噪比㊂针对此问题，Ｌｅｅ等［２１］设计了基于ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ／水性聚氨酯／乙二醇的干电极，可长期重复使用以检测ＥＣＧ和肌电图（ｅｌｅｃｔｒｏｍｙｅｌｏｇｒａｍ，ＥＭＧ）信号，并且溶于６０ħ的热水，具有优异的可降解性㊂Ｚｈｏｕ等［２２］混合ＰＶＡ㊁硼砂和ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ丝网印刷浆料，制造了高黏性的㊃４２３㊃北京生物医学工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４２卷导电水凝胶电极㊂该电极具有优异的电气自愈能力和出色的力学性能，不会对皮肤造成伤害㊂Ｗａｎｇ等［２３］制备了基于ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ复合电极的柔性纤维素基组件来监测ＥＣＧ信号㊂该电极即使在压力的状态下，也能保持较好的稳定性㊂Ｃｈｅｎ等［２４］将薄的㊁无基材的ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ电子文身转移到皮肤上，首次实现能够共形贴合㊁附着力好的ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ电子文身㊂结果表明，电子文身的稳定性好㊁舒适度高且ＥＣＧ测量性能优于商用银／氯化银凝胶电极㊂４ ２㊀低频生物电信号检测ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的电子和离子电导性㊁柔性㊁生物相容性和商业可用性，使其成为神经电子接口的新黄金标准㊂Ｉｎáｃｉｏ等［２５］将ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ涂覆在纳米纤维素表面制造纳米结构，建立低电双层电阻，大大降低了热噪声和传感器的振幅检测限，成功测量了信噪比高达１４０的胶质瘤细胞群产生的信号，使低频生物电信号检测成为可能㊂此外，ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的光学透明度使单个实验中可同时进行光学和电子转换㊂Ａｌｆｏｎｓｏ等［２６］利用ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ薄膜的电致变色性，报告了一种电致变色光学记录方法，通过施加的电压进行光吸收调节㊂该方法基于光学反射实现了自发神经电活动的无标签光学记录，可用于测量心肌细胞㊁培养的海马和背根神经节神经元以及脑切片中的自发动作电位㊂５㊀电化学传感器电化学传感器是一种基于物质的电化学特性，以电极（如离子选择性电极等）为转换元件，将待测量转变成电学量（电流㊁电压㊁电导率等）进行检测的传感器㊂而ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ具有离子－电子耦合扩散的特点，可以很好地用于电化学传感器中㊂５ １㊀血液监测肾上腺素（ｅｐｉｎｅｐｈｒｉｎｅ，ＥＰ）是人体中枢神经系统释放的重要神经递质之一㊂其含量的异常与心脏病㊁帕金森病等疾病有关；过量的ＥＰ还会激发运动员的速度与力量，是世界反兴奋剂机构（ＷｏｒｌｄＡｎｔｉ⁃ＤｏｐｉｎｇＡｇｅｎｃｙ，ＷＡＤＡ）的禁止药物之一㊂因此能够方便快捷地得到血液中ＥＰ水平具有十分重要的现实意义㊂Ｈｕ等［２７］通过涂覆和电聚合的方法制备了基于还原石墨烯／ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ复合材料的ＥＰ电化学传感器㊂该传感器具有高灵敏度，可在０ １０ １６ ５０μｍｏｌ／Ｌ浓度范围内记录ＥＰ的线性响应，为人类血清中ＥＰ的灵敏测量提供了希望㊂５ ２㊀汗液监测人体汗液中含有多种微量元素，能够及时反映身体状况㊂目前，研究者们致力于研制能够无创㊁实时的电化学传感器㊂Ｘｕ等［２８］制备了基于ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ水凝胶的微流控电化学传感器，实现汗液中尿酸（ｕｒｉｃａｃｉｄ，ＵＡ）的实时获取和灵敏检测㊂该传感器具有０ ８７５μＡ／（μｍｏｌ㊃Ｌ－１㊃ｃｍ２）的灵敏度，且证实了与标准酶联免疫吸附测定法（ｅｎｚｙｍｅ⁃ｌｉｎｋｅｄｉｍｍｕｎｏｓｏｒｂｅｎｔａｓｓａｙ，ＥＬＩＳＡ）测量的结果高度相关㊂Ｐｏｓｓａｎｚｉｎｉ等［２９］制备了基于ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ㊁银／氯化银纳米颗粒和溴麝香草酚蓝的双端传感器，可同时用于汗液中Ｃｌ－浓度和ｐＨ的监测，且不会影响灵敏度㊂Ｌｉ等［３０］将ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ水凝胶组装在纸纤维上，提出水凝胶－纸贴片传感系统，实现了电信号（心率和ＥＣＧ）检测与电化学传感的集成，并制定纸基微流控通道，确保汗液在电极表面的有效传输及葡萄糖的稳定监测㊂６㊀总结与展望在保持材料的电学和生物特性的同时，提高材料的可延展性㊁柔性㊁稳定性和耐疲劳性是优化可穿戴设备的一个有效途径㊂ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ具有一定化学稳定性㊁生物相容性，电学和力学性能的改性方法多样且易于操作，为柔性生物医学传感器的发展提供了更多可能性㊂但还面临以下问题：（１）柔性电子器件的发展越来越注重集成性和多功能化㊂虽然ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ可满足多功能性的需求，但在应用过程中各种性能的相互影响无法避免㊂如何应对集成过程中的信号干扰问题将是柔性可拉伸器件的一大挑战㊂（２）如何在不影响或提高生物相容性的同时，改善ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ的性能是研究重点之一㊂（３）柔性电极的耐用性也是评估可穿戴设备的一项指标㊂在使用过程中，复合材料电阻率的变化㊁结构的形变㊁是否产生的裂纹以及能否利用裂纹提高电极性能也是研究者们需要进一步讨论的问题㊂参考文献［１］㊀ＳｈｉｒａｋａｗａＨ，ＬｏｕｉｓＥＪ，ＭａｃｄｉａｒｍｉｄＡＧ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｙｍｅｒｓ：Ｈａｌｏｇｅｎｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｏｆｐｏｌｙａｃｅｔｙｌｅｎｅ，（ＣＨ）ｘ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，㊃５２３㊃第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀章浩伟，等：导电聚合物ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ及其在柔性生物医学传感器中的研究进展ＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，１９７７（１６）：５７８－５８０．［２］㊀ＴｓｅｇｈａｉＧＢ，ＭｅｎｇｉｓｔｉｅＤＡ，ＭａｌｅｎｇｉｅｒＢ，ｅｔａｌ．ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ⁃ｂａｓｅｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｔｅｘｔｉｌｅｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｓｅｎｓｏｒｓ，２０２０，２０（７）：１８８１．［３］㊀ＳｈｉＨ，ＬｉｕＣＣ，ＪｉａｎｇＱＬ，ｅｔａｌ．ＥｆｆｅｃｔｉｖｅａｐｐｒｏａｃｈｅｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆＰＥＤＯＴʒＰＳＳ：ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１５，１（４）：１５０００１７．［４］㊀ＪｅｏｎｇＷ，ＧｗｏｎＧ，ＨａＪＨ，ｅｔａｌ．ＥｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆＰＥＤＯＴʒＰＳＳｆｉｌｍｓｆｏｒｂｉｏｍｅｄｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｖｉａｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔ［Ｊ］．ＢｉｏｓｅｎｓｏｒｓａｎｄＢｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２１，１７１（１）：１１２７１７．［５］㊀ＤｏｎｇＪＪ，ＰｏｒｔａｌｅＧ．ＲｏｌｅｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｏｌｖｅｎｔｏｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆＰＥＤＯＴʒＰＳＳ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓＩｎｔｅｒｆａｃｅｓ，２０２０，７（１８）：２０００６４１．［６］㊀ＸｉａＹＪ，ＣｕｉＹ，ＨｕａｎｇＰＪ，ｅｔａｌ．ＨｉｇｈｌｙｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｆｉｌｍｏｆＰＥＤＯＴʒＰＳＳｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈｃｏｓｏｌｖｅｎｔｏｆｆｏｒｍａｍｉｄｅａｎｄｍｅｔｈａｎｏｌｆｏｒｆｌｅｘｉｂｌｅｐｉｅｚｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅｓｅｎｓｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，２０２２，１２０：２０３３０２．［７］㊀ＫａｎｇＨＳ，ＫｉｍＤＨ，ＫｉｍＴＷ．Ｏｒｇａｎｉｃｌｉｇｈｔ⁃ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅｓｂａｓｅｄｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｐｏｌｙｍｅｒｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈｂｅｎｚｏｉｃａｃｉｄ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｐｏｒｔｓ，２０２１，１１：３８８５．［８］㊀ＬａｎｇＵ，ＮａｕｊｏｋｓＮ，ＤｕａｌＪ．ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＰＥＤＯＴʒＰＳＳｔｈｉｎｆｉｌｍｓ［Ｊ］．ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＭｅｔａｌｓ，２００９，１５９（５－６）：４７３－４７９．［９］㊀ＬｉＧ，ＱｉｕＺＧ，ＷａｎｇＹ，ｅｔａｌ．ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ／Ｇｒａｆｔｅｄ⁃ＰＤＭＳｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｆｏｒｆｕｌｌｙｏｒｇａｎｉｃａｎｄｉｎｔｒｉｎｓｉｃａｌｌｙｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅｓｋｉｎ⁃ｌｉｋｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ［Ｊ］．ＡＣＳＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓＩｎｔｅｒｆａｃｅｓ，２０１９，１１（１０）：１０３７３－１０３７９．［１０］㊀ＬｕｏＲＢ，ＬｉＨＢ，ＤｕＢ，ｅｔａｌ．Ａｓｉｍｐｌｅｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｈｉｇｈｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ，ｆｌｅｘｉｂｌｅａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒｆｉｌｍｓｂａｓｅｄｏｎＰＥＤＯＴʒＰＳＳ⁃ＰＤＭＳｂｌｅｎｄｓ［Ｊ］．ＯｒｇａｎｉｃＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２０，７６：１０５４５１．［１１］㊀ＹａｎｇＹ，ＺｈａｏＧＪ，ＣｈｅｎｇＸ，ｅｔａｌ．ＳｔｒｅｔｃｈａｂｌｅａｎｄｈｅａｌａｂｌｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｅｌａｓｔｏｍｅｒｂａｓｅｄｏｎＰＥＤＯＴʒＰＳＳ／ｎａｔｕｒａｌｒｕｂｂｅｒｆｏｒｓｅｌｆ⁃ｐｏｗｅｒｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓｔｒａｉｎｓｅｎｓｉｎｇ［Ｊ］．ＡＣＳＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，２０２１，１３（１２）：１４５９９－１４６１１．［１２］㊀ＺｈａｎｇＹＬ，ＣｕｉＹ．ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅａｎｄｗｅａｒａｂｌｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒｓｂａｓｅｄｏｎＰＥＤＯＴʒＰＳＳ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓ，２０１９，６６（７）：３１２９－３１３３．［１３］㊀ＹｕＹＹ，ＰｅｎｇＳＨ，ＢｌａｎｌｏｅｕｉｌＰ，ｅｔａｌ．ＷｅａｒａｂｌｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒｓｗｉｔｈｅｎｈａｎｃｅｄｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｂｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍｉｃｒｏｃｒａｃｋｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｉｎＰＥＤＯＴʒＰＳＳ⁃ＰＤＭＳｓｅｎｓｏｒｓ［Ｊ］．ＡＣＳＡｐｐｌｉｅｄａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，２０２０，１２（３２）：３６５７８－３６５８８．［１４］㊀ＨｅＸＹ，ＳｈｉＪ，ＨａｏＹＮ，ｅｔａｌ．ＰＥＤＯＴʒＰＳＳ／ＣＮＴｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｂａｓｅｄｕｌｔｒａ⁃ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｓｓｔｒａｉｎｓｅｎｓｏｒｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０２１，２７：１００８２２．［１５］㊀ＧａｏＱ，ＷａｎｇＭＸ，ＫａｎｇＸＹ，ｅｔａｌ．Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｗｅｔ⁃ｓｐｉｎｎｉｎｇｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅａｎｄｗａｔｅｒ⁃ｓｔａｂｌｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰＥＤＯＴʒＰＳＳ／ＰＶＡｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｉｂｅｒｓｆｏｒｗｅａｒａｂｌｅｓｅｎｓｏｒｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０２０，１７：１３４－１４０．［１６］㊀ＬｏＬＷ，ＺｈａｏＪＹ，ＷａｎＨＣ，ｅｔａｌ．Ａｎｉｎｋｊｅｔ⁃ｐｒｉｎｔｅｄＰＥＤＯＴʒＰＳＳ⁃ｂａｓｅｄｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅｃｏｎｄｕｃｔｏｒｆｏｒｗｅａｒａｂｌｅｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄｅｖｉｃｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＡＣＳＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，２０２１，１３（１８）：２１６９３－２１７０２．［１７］㊀ＷａｎｇＭＸ，ＧａｏＱ，ＧａｏＪＦ，ｅｔａｌ．Ｃｏｒｅ⁃ｓｈｅｌｌＰＥＤＯＴʒＰＳＳ／ＳＡｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｉｂｅｒｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄｖｉａａｓｉｎｇｌｅ⁃ｎｏｚｚｌｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｅｎａｂｌｅｗｅａｒａｂｌｅｓｅｎｓｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＣｈｅｍｉｓｔｒｙＣ，２０２０，８：４５６４－４５７１．［１８］㊀ＨａｎＪＷ，ＰａｒｋＪ，ＫｉｍＪＨ，ｅｔａｌ．Ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｃｅｌｌｕｌｏｓｅ／ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｉｌｍｓｆｏｒｏｎ⁃ｓｋｉｎｓｔｒａｉｎｓｅｎｓｏｒｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０２２，１５（１４）：５００９．［１９］㊀ＳｈｉＷＨ，ＷａｎｇＺＷ，ＳｏｎｇＨ，ｅｔａｌ．Ｈｉｇｈ⁃ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎｄｅｘｔｒｅｍｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ⁃ｒｅｓｉｓｔａｎｔｓｅｎｓｏｒｓｂａｓｅｄｏｎＰＥＤＯＴʒＰＳＳ＠ＰＶＡｈｙｄｒｏｇｅｌｆｉｂｅｒｓｆｏｒｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ［Ｊ］．ＡＣＳＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，２０２２，１４（３０）：３５１１４－３５１２５．［２０］㊀ＴａｎＺＴ，ＬｉＨＷ，ＨｕａｎｇＹＮ，ｅｔａｌ．Ｂｒｅａｔｈｉｎｇ⁃ｅｆｆｅｃｔａｓｓｉｓｔｅｄｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｌａｒｇｅ⁃ａｒｅａＰＥＤＯＴʒＰＳＳｔｏＰＤＭＳｓｕｂｓｔｒａｔｅｗｉｔｈｒｏｂｕｓｔａｄｈｅｓｉｏｎｆｏｒｓｔａｂｌｅｆｌｅｘｉｂｌｅｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎｓｏｒ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＰａｒｔＡ：ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，２０２１，１４３：１０６２９９．［２１］㊀ＬｅｅＤＨ，ＬｅｅＥＫ，ＫｉｍＣＨ，ｅｔａｌ．Ｂｌｅｎｄｅｄｐｏｌｙｍｅｒｄｒｙｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｆｏｒｒｅｌｉａｂｌｅｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｍｙｏｇｒａｍｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｉｒｅｃｏ⁃ｆｒｉｅｎｄｌｙｄｉｓｐｏｓａｌｌｅｄｂｙｄｅｇｒａｄａｂｉｌｉｔｙｉｎｈｏｔｗａｔｅｒ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，２０２２；１４（１３）：２５８６．［２２］㊀ＺｈｏｕＸ，ＲａｊｅｅｖＡ，ＳｕｂｒａｍａｎｉａｎＡ，ｅｔａｌ．Ｓｅｌｆ⁃ｈｅａｌｉｎｇ，ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ，ａｎｄｈｉｇｈｌｙａｄｈｅｓｉｖｅｈｙｄｒｏｇｅｌｓｆｏｒｅｐｉｄｅｒｍａｌｐａｔｃｈｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ［Ｊ］．ＡｃｔａＢｉｏｍａｔｅｒｉａｌｉａ，２０２２，１３９：２９６－３０６．［２３］㊀ＷａｎｇＹＰ，ＺｈｏｎｇＸ，ＷａｎｇＷ，ｅｔａｌ．Ｆｌｅｘｉｂｌｅｃｅｌｌｕｌｏｓｅ／ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ／ＰＥＤＯＴʒＰＳＳｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｆｏｒＥＣＧｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ［Ｊ］．Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，２０２１，２８：４９１３－４９２６．［２４］㊀ＣｈｅｎＹＦ，ＺｈｏｕＧＰ，ＹｕａｎＸＭ，ｅｔａｌ．Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ⁃ｆｒｅｅ，ｕｌｔｒａ⁃ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅＰＥＤＯＴʒＰＳＳＥ⁃ｔａｔｔｏｏａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｅｎｅｒｇｙｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｎｓｋｉｎ［Ｊ］．ＢｉｏｓｅｎｓｏｒｓａｎｄＢｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２２，２０６：１１４１１８．［２５］㊀ＩｎáｃｉｏＰＭＣ，ＭｅｄｅｉｒｏｓＭＣＲ，ＣａｒｖａｌｈｏＴ，ｅｔａｌ．Ｕｌｔｒａ⁃ｌｏｗｎｏｉｓｅＰＥＤＯＴʒＰＳＳｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｏｎｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ：Ａｓｅｎｓｏｒｔｏａｃｃｅｓｓｂｉｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｉｇｎａｌｓｉｎｎｏｎ⁃ｅｌｅｃｔｒｏｇｅｎｉｃｃｅｌｌｓ［Ｊ］．ＯｒｇａｎｉｃＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２０，８５：１０５８８２．［２６］㊀ＡｌｆｏｎｓｏＦＳ，ＺｈｏｕＹＣ，ＬｉｕＥ，ｅｔａｌ．Ｌａｂｅｌ⁃ｆｒｅｅｏｐｔｉｃａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｂｉｏｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｕｓｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃｔｈｉｎｆｉｌｍｓ［Ｊ］．ＰＮＡＳ，２０２０，１１７（２９）：１７２６０－１７２６８．［２７］㊀ＨｕＹＬ，ＹａｎｇＨ，ＬｉＷ，ｅｔａｌ．Ｓｃｒｅｅｎ⁃ｐｒｉｎｔｅｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓｅｎｓｏｒｂａｓｅｄｏｎｒｅｄｕｃｅｄｇｒａｐｈｅｎｅｄｏｐｅｄｐｏｌｙ（Ｌ⁃ｄｏｐａ）／ＰＥＤＯＴʒＰＳＳｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆｏｒｅｐｉｎｅｐｈｒｉｎｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２０２１，１６：２１１２２４．［２８］㊀ＸｕＺＹ，ＳｏｎｇＪＹ，ＬｉｕＢＲ，ｅｔａｌ．ＡｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｐｏｌｙｍｅｒＰＥＤＯＴʒＰＳＳｈｙｄｒｏｇｅｌｂａｓｅｄｗｅａｒａｂｌｅｓｅｎｓｏｒｆｏｒａｃｃｕｒａｔｅｕｒｉｃａｃｉｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎｈｕｍａｎｓｗｅａｔ［Ｊ］．ＳｅｎｓｏｒｓａｎｄＡｃｔｕａｔｏｒｓＢ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ，２０２１，３４８：１３０６７４．［２９］㊀ＰｏｓｓａｎｚｉｎｉＬ，ＤｅｃａｔａｌｄｏＦ，ＭａｒｉａｎｉＦ，ｅｔａｌ．ＴｅｘｔｉｌｅｓｅｎｓｏｒｓｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｖｅａｎｄｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｃｈｌｏｒｉｄｅｉｏｎａｎｄｐＨｉｎｓｗｅａｔ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｐｏｒｔｓ，２０２０，１０：１７１８０．［３０］㊀ＬｉＴＹ，ＬｉａｎｇＢ，ＹｅＺＣ，ｅｔａｌ．Ａｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｈｙｄｒｏｇｅｌ⁃ｐａｐｅｒｐａｔｃｈｆｏｒｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｓｅｎｓｉｎｇｏｆｃｈｅｍｉｃａ⁃ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｓｉｇｎａｌ［Ｊ］．ＢｉｏｓｅｎｓｏｒｓａｎｄＢｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２２，１９８（１５）：１１３８５５．（２０２２－１１－１６收稿，２０２３－０２－１４修回）㊃６２３㊃北京生物医学工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４２卷。
PEDOT_的固相聚合法制备及其在紫外光探测器中的应用
Vol. 36 No. 1功 能 高 分 子 学 报2023 年 2 月Journal of Functional Polymers51文章编号： 1008-9357(2023)01-0051-07DOI: 10.14133/ki.1008-9357.20220809001 PEDOT的固相聚合法制备及其在紫外光探测器中的应用吐尔逊·阿不都热依木， 凯丽比努尔·艾孜热提玉麦尔， 唐新生， 拿吾尔斯汗·赛尔克江， 依力亚尔·吾休（新疆大学化学学院, 省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室, 乌鲁木齐 830017）摘 要： 首先以2,5-二溴-3,4-乙撑二氧噻吩（DBEDOT）为单体，通过固相聚合法在掺杂氟的二氧化锡导电玻璃（FTO）基底表面制备聚（3,4-乙撑二氧噻吩）（PEDOT）膜，然后将其与氧化锌纳米阵列（ZnO NRs）修饰的 FTO 组装成有机-无机异质结紫外光探测器，并研究其紫外光探测性能。
采用紫外-可见分光光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射光谱（XRD）等测试方法对材料进行表征。
结果表明，固相聚合法制备的 PEDOT 能有效提升 ZnO NRs 基紫外光探测器的性能。
器件在紫外光照射下（365 nm，0.32 mW/cm2）表现出较高响应度（15.34 mA/W）、较短响应时间（上升时间为0.159 s，下降时间为0.162 s）和较好的稳定性。
关键词： 固相聚合法；聚(3, 4-乙撑二氧噻吩)；氧化锌纳米阵列；异质结；紫外光探测器中图分类号： O631 文献标志码： APreparation of PEDOT by Solid-State Polymerization Method and ItsApplication in UV PhotodetctorABUDOUREYIMU Tuerxun, AIZIRETIYUMAIER Kailibinuer, TANG Xinsheng,SAIERKEJIANG Nawuersihan, WUXIU Yiliyaer（State Key Laboratory of Chemistry and Utilization of Carbon Based Energy Resources, College of Chemistry,Xinjiang University, Urumqi 830017, China）Abstract:Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) is used in organic-inorganic heterojunction based ultraviolet (UV) photodetector due to its good environmental stability, high conductivity and special photoelectric characteristics. The commonly used methods for depositing PEDOT films include solution spin coating, electrochemical polymerization, vacuum evaporation and immersion. In this paper, PEDOT film on the surface of fluorine doped tin oxide (FTO) coated glass conductive glass is obtained by solid-state polymerization, using 2,5-dibromo-3,4-ethylenedioxythiophene (DBEDOT) as monomer. The PEDOT film modified FTO was combined with zinc oxide nano arrays (ZnO NRs) modified FTO to fabricate the organic-inorganic heterojunction based UV photodetector, and the performance of UV photodetection ability was studied. The materials were characterized by ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis), Fourier-transfer infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray powder diffractometry (XRD). The photo-responsivity, response speed and收稿日期： 2022-08-09基金项目： 新疆大学国家级大学生创新训练计划资助（202110755041）；国家自然科学基金资助项目（21865034，21764014）作者简介： 吐尔逊·阿不都热依木（1974—），男，新疆乌鲁木齐人，教授，主要研究方向为高分子高性能化与复合改性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PSS-EDOT基材料的制备及其对水中铅离子的吸附研究
实验方案（For 叶琳）
1 试剂
3，4-乙撑二氧噻吩（EDOT）：分析纯，Aldrich，避光冷冻保存。
聚苯乙烯磺酸钠（NaPSS）：分析纯，分子量70000，Aldrich。
硝酸铁（Fe(NO3)3·9H2O）：化学纯，上海振欣试剂厂。
硝酸钠（NaNO3）：分析纯，南京化学试剂有限公司。
2 PSS-EDOT粉末的制备（两个样品）
(1)向15 mL 0.1mol L-1 PSS水溶液中加入800 ul EDOT（0.48 M）单体，室温搅
拌（或超声）30 min；
向15 mL 0.1mol L-1 PSS水溶液中加入500 ul EDOT（0.3 M）单体，室温搅拌（或超声）30 min；
(2)将15.3 g Fe(NO3)3·9H2O (38 mmol) 溶解于3mL 水中并放在60摄氏度水中加
热至完全溶解；
(3)将上述溶解后的Fe(NO3)3·9H2O一次性加入反应体系（1）中，继续搅拌1min
以确保反应试剂混合均匀，静置条件下室温反应24 h。
将得到的产物在大量蒸馏水中净化平衡1周（每24 h换一次水）。
(4)用真空烘箱烘干样品。
3 PSS-EDOT粉末对水中铅离子的吸附实验
请通过查阅文献制定实验方案，12月22日跟我讨论。
4 PSS-EDOT水凝胶的制备（两个样品）
(5)向15 mL 0.1mol L-1 PSS水溶液中加入800 ul EDOT（0.48 M）单体，室温搅
拌（或超声）30 min；
向15 mL 0.1mol L-1 PSS水溶液中加入500 ul EDOT（0.3 M）单体，室温搅拌（或超声）30 min；
(6)将15.3 g Fe(NO3)3·9H2O (38 mmol) 溶解于3mL 水中并放在60摄氏度水中加
热至完全溶解；
(7)将上述溶解后的Fe(NO3)3·9H2O一次性加入反应体系（1）中，迅速搅拌10
秒钟，以确保反应试剂混合均匀，立刻分装到10毫升的小烧杯中保持完全静置条件，室温反应24 h。
将得到的产物在大量蒸馏水中净化平衡1周（每
24 h换一次水）。
(8)用真空烘箱烘干样品。
5 PSS-EDOT水凝胶对水中铅离子的吸附实验
请通过查阅文献制定实验方案，12月22日跟我讨论。