形成聚噻吩:聚磺酸盐络合物的方法技术

本发明专利技术提供了一种形成聚噻吩:聚磺酸盐络合物的方法，所述方法包括以下步骤：使噻吩和聚磺酸盐的溶液混合物在催化剂和氧化剂存在下在形成所述聚噻吩:聚磺酸盐络合物的条件下反应。还提供了一种在衬底表面上形成所述相同络合物的膜的方法、根据如本文所限定的方法制备的聚噻吩:聚磺酸盐络合物以及膜。

Method for forming polythiophene complex of polythiophene

The present invention provides a method for forming polythiophene: Poly sulfonate complexes, the method comprises the following steps: the mixture solution of thiophene and poly sulfonate in the presence of catalyst and oxidant in the formation of the polythiophene poly sulfonate complexes: reaction conditions. Also provided is a method for forming a membrane of the same complex on a substrate surface and polythiophene prepared in accordance with the method defined herein: a sulfonate complex, and a membrane.

【技术实现步骤摘要】
形成聚噻吩:聚磺酸盐络合物的方法
本专利技术大体上涉及一种形成聚噻吩:聚磺酸盐络合物的方法。本专利技术还涉及一种形成膜的方法、以及根据如本文所限定的方法所制备的聚噻吩:聚磺酸盐络合物和膜。
技术介绍
导电聚合物和半导电聚合物在新的应用中快速赢得经济意义和吸引力，这是因为这些聚合物与金属相比具有许多优势。这些导电聚合物层由于它们的潜在有用的特性而具有各种工业应用，所述特性包括加工性、机械柔性、离子-电子转导、重量以及生物功能。已知的π共轭聚合物的实例是聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺以及聚乙炔。这些导电聚合物是通过化学或电化学氧化方法由用于制备导电聚合物的前体，例如任选取代的噻吩、吡咯以及苯胺和它们的可以低聚的特定衍生物来制备的。在这方面，化学氧化聚合是普遍的，这是因为它可以简单的方式在液体介质中或在各种衬底上实现。氧化铟锡(ITO)是一种常用的透明电极材料，这是因为它具有优良的光电特性，如高透明度和高导电性。然而，制造ITO的高真空和高温要求以及它的机械脆性使得它不是用于柔性聚合物太阳能电池(PSC)的理想的透明电极选择。因此，包括导电聚合物和石墨烯在内的一些有前途的ITO替代物已经被作为用于柔性聚合物太阳能电池的透明电极来研究。聚苯胺(纳米纤维)和聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)是可商购获得的常用导电聚合物的一些实例。其受到青睐是因为它们的若干有利的特性，包括简单的酸/碱掺杂/去掺杂化学方法、环境稳定性、良好的光电特性、它的p掺杂形式的良好稳定性、良好的导电性和/或良好的成膜特性。在这方面，这些聚合物的目标是用作诸如致动器、存储器件、发光二极管(LED)或有机LED、光伏器件、有机微电子器件、非线性光学器件、电池组、生物传感器和化学传感器、以及有机太阳能电池的应用中的电子部件。然而，这些导电聚合物中的一些由于在室温不稳定而难以储存和运输，因此在使用这些聚合物时可能是昂贵的。这些类型的聚合物的合成可以彼此不同。在这种情况下，它可以是简易的合成到漫长和繁重的合成，从而使得需要开发更高效和简易的合成。此外，不同聚合物的制造技术也彼此不同。在这方面，需要简易地形成替代性导电聚合物材料，所述材料具有更低的用于储存和运输所述聚合物材料的成本。此外，还需要开发用于分散导电聚合物材料的更方便的方法以及在衬底表面上该相同材料的制造技术。因此，需要这样的一种替代性导电聚合物材料，所述材料改善了上述的一个或多个缺点。需要提供一种形成这样的导电聚合物材料的方法，该材料改善了上述的一个或多个缺点。
技术实现思路
根据第一个方面，提供了一种形成聚噻吩:聚磺酸盐络合物的方法，所述方法包括以下步骤：使噻吩和聚磺酸盐的溶液混合物在催化剂和氧化剂存在下在形成所述聚噻吩:聚磺酸盐络合物的条件下反应。有利的是，上述方法可以引起固体聚噻吩:聚磺酸盐络合物的产生，所述络合物可以容易地经由标准纯化方法，如过滤或离心从反应混合物中分离。根据第二个方面，提供了一种在衬底表面上形成聚噻吩:聚磺酸盐络合物的膜的方法，所述方法包括以下步骤：(a)用聚噻吩:聚磺酸盐络合物的分散液涂覆所述衬底表面；以及(b)使所涂覆的聚噻吩:聚磺酸盐络合物干燥以形成膜。有利的是，所述聚噻吩:聚磺酸盐络合物膜可以在10-3S/cm至400S/cm的宽范围导电。根据第三个方面，提供了一种聚噻吩:聚磺酸盐络合物，所述络合物是根据如本文所限定的方法制备的。根据第四个方面，提供了一种聚噻吩:聚磺酸盐络合物的膜，所述膜是根据如本文所限定的方法制备的。定义本文所用的以下词语和术语应当具有所示的含义：术语“导电聚合物或半导电聚合物”应当被宽泛地解释成包括导电的有机聚合物的网络。这样的化合物可以具有金属导电性或可以是半导体。导电聚合物的最大优势在于它们的加工性，主要是通过分散来加工。导电聚合物一般不是热塑性塑料，即它们不可热成型，但是类似于绝缘聚合物，它们是有机材料。它们可以提供高的导电性和光学特性，但是不显示出与其它可商购获得的聚合物类似的机械特性。电学特性可以使用有机合成的方法以及通过高级分散技术来微调。如本文所用的术语“烷基”包括具有1个至6个碳原子，例如1个、2个、3个、4个、5个、或6个碳原子的直链或支链饱和脂族基团。举例来说，术语烷基包括但不限于甲基、乙基、1-丙基、异丙基、1-丁基、2-丁基、异丁基、叔丁基、戊基、1,2-二甲基丙基、1,1-二甲基丙基、戊基、异戊基、己基、4-甲基戊基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基、1,2-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基、1,2,2-三甲基丙基、1,1,2-三甲基丙基等。如本文所用的术语“烯基”包括直链或支链不饱和脂族烃基，它们具有2个至6个碳原子，例如2个、3个、4个、5个、或6个碳原子并且在烷基链中的任何位置具有至少一个在适当时为E型、Z型、顺式或反式立体化学的双键。烯基的实例包括但不限于乙烯基(ethenyl)、乙烯基(vinyl)、烯丙基、1-甲基乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1,3-丁二烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1,3-戊二烯基、2,4-戊二烯基、1,4-戊二烯基、3-甲基-2-丁烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、1,3-己二烯基、1,4-己二烯基、2-甲基戊烯基等。如本文所用的术语“环烷基”包括环状饱和脂族基团并且指的是具有3个至6个碳原子，例如3个、4个、5个、或6个碳原子的饱和、单环、双环、多环或稠合多环烃基。环烷基的实例包括但不限于环丙基、2-甲基环丙基、环丁基、环戊基、2-甲基环戊基、3-甲基环戊基、环己基等。如本文所用的术语“芳基”包括具有6个至10个碳原子的芳族烃的单个、多核、共轭和稠合残基。这样的基团的实例包括苯基、联苯、萘基、菲基等。如本文所用的术语“任选取代”意指这个术语所涉及的基团可以是未取代的，或可以被独立地选自烷基、烯基、环烷基、或羟基的一种或多种基团取代。如本文所用的术语“薄层电阻”指的是厚度上标称均匀的薄膜的电阻的量度。它通常用于表征通过半导体掺杂、金属沉积、电阻浆印刷、以及玻璃涂层所制备的材料。使用薄层电阻而不是电阻或电阻率是因为它是使用四端子传感测量(也被称为四点探针测量)直接测量或通过使用非接触式基于涡电流的测试器件间接测量的。薄层电阻在按比例缩放膜接触下是不变的，并且因此可以用于比较尺寸显著不同的器件的电学特性。如本文所用的术语“接触角”指的是当液体和多孔材料这两种材料接触在一起时所述液体与所述多孔材料的固体表面或毛细管壁形成的角度。这一角度是由固体和液体的特性以及液体与固体之间的相互作用和排斥力以及由三相界面特性(气体、液体以及固体)决定的。那些相互作用是由作为分子间力的内聚力和粘附力描述的。相似分子，如液体分子之间的内聚力(即氢键和范德华力)与不相似分子之间，如液体分子与固体分子之间的粘附力(即机械力和静电力)之间的平衡将决定在固体和液体界面中形成的接触角。如本文所用的术语“开路电压(Voc)”指的是太阳能电池的开路电压，它是太阳能电池将供应的最高电压；即在没有施加任何负载的情况下的电压。如本文所用的术语“短路电流(ISC或JSC)”本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成聚噻吩:聚磺酸盐络合物的方法，所述方法包括以下步骤：使噻吩和聚磺酸盐的溶液混合物在催化剂和氧化剂存在下在形成所述聚噻吩:聚磺酸盐络合物的条件下反应。

【技术特征摘要】
2015.12.14 SG 10201510257R1.一种形成聚噻吩:聚磺酸盐络合物的方法，所述方法包括以下步骤：使噻吩和聚磺酸盐的溶液混合物在催化剂和氧化剂存在下在形成所述聚噻吩:聚磺酸盐络合物的条件下反应。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括以下步骤：提供具有通式(I)的所述噻吩：其中R是C1-6亚烷基，任选地被C1-6烷基、C2-6烯基、C3-6环烷基或羟基中的一种或多种取代。3.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括以下步骤：提供具有通式(II)的所述聚磺酸盐：其中R1选自由以下各项组成的组：键、C1-6烷基、C2-6烯基、C3-6环烷基以及芳基，其中所述C1-6烷基、C2-6烯基、C3-6环烷基或芳基任选地被C1-6烷基、C2-6烯基、C3-6环烷基、芳基或羟基中的一种或多种取代；R2独立地选自由以下各项组成的组：C1-6烷基、C2-6烯基、C3-6环烷基以及羟基；M+是选自碱金属阳离子或铵离子的阳离子；并且n在2至600的范围。4.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括选择1:1至1:3的摩尔比的所述噻吩和所述聚磺酸盐的步骤。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述催化剂是过渡金属盐。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧化剂是铵盐。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：X·王，J·李，F·王，Y·N·梁，
申请(专利权)人：新加坡科技研究局，阿加工业企业私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG