一种木质素基聚合物、导电材料和太阳能电池制造技术

本发明专利技术公开了一种木质素基聚合物、导电材料和太阳能电池，该制备方法包括以下步骤：采用烷烃桥联的方法将多酚单体引入到木质素基材料中，制得所述木质素基聚合物。本发明专利技术中的木质素基聚合物是由磺化木质素经过烷烃桥联改性引入多酚单体，有效地提高了酚羟基含量，改善了木质素基聚合物的氧化还原性能，提高自由基含量，使该木质素基聚合物与聚3,4

【技术实现步骤摘要】
一种木质素基聚合物、导电材料和太阳能电池


[0001]本专利技术属于材料
，具体涉及一种木质素基聚合物、导电材料和太阳能电池。

技术介绍

[0002]PEDOT由于具有电导率高、热稳定性好、薄膜透明率高和无毒的优势，在有机光伏器件中有广阔的应用。然而，单独的PEDOT不溶于任何溶剂，难以加工，限制了其商业应用。目前较为常见的解决方法主要有功能质子酸掺杂、合成微纳米材料和原位聚合。其中，功能质子酸掺杂法是常用的方法，功能性质子酸含有双亲基团，一方面可以作为表面活性剂分散聚合物PEDOT，改善其水溶性，另一方面又可以通过掺杂相应地提高PEDOT的电导率。目前，研究较多的功能质子酸掺杂剂主要有聚苯乙烯磺酸(PSS)、对甲苯磺酸(TSA)、十二烷基苯磺酸(DBSA)等。其中，最为广泛使用的掺杂剂为PSS。
[0003]PEDOT:PSS空穴传输材料可以修饰氧化铟锡(ITO)阳极，使器件达到较好的光电性能。但目前PEDOT:PSS依然存在以下问题亟待解决，1)PEDOT:PSS由于含有大量磺酸根，导致其强酸性(pH值约为1.8)很容易腐蚀ITO；2)PEDOT:PSS的功函数相对单一，难以在不同的光伏器件中表现出优异的性能和稳定性；所以，制备一些新型溶液可加工的空穴传输材料仍然是很有必要的。
[0004]木质素是自然界中储量极其丰富的生物质能源，每年全世界将产生约1.5～1.8亿吨的工业木质素，其中只有不到2％被利用，主要以木质素磺酸盐的形式作为添加剂用在建筑行业中，而绝大部分的木质素是被烧掉或者任意排放，不仅浪费资源，还带来了一系列严重的环境污染问题。因此，如何治理工业木质素的排放污染，以及对木质素的资源化利用，成为现阶段亟待解决的另一个关键问题。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种木质素基聚合物。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种木质素基聚合物的制备方法。
[0007]本专利技术的目的之三在于提供一种导电材料。
[0008]本专利技术的目的之四在于提供一种导电材料的制备方法。
[0009]本专利技术的目的之五在于提供一种太阳能电池。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
[0011]本专利技术第一方面提供了一种木质素基聚合物，具有如下结构式：
[0012]其中，R1为木质素基材料，所述木质素基材料选自木质素磺酸盐、磺化木质素或磺甲基化木质素；X为H、钠、钾或镁；R2选自选自
[0013]优选地，所述木质素基聚合物为：
[0014]优选地，所述木质素基聚合物符合以下条件中的至少一个：(1)所述聚合物的水溶液pH值为8～12；(2)所述聚合物溶于水；(3)所述聚合物的酚羟基含量大于1.1mmol/g；(4)所述聚合物的分子量为5000～500000Da。
[0015]优选地，所述木质素基聚合物分子量为10000～500000Da；再进一步优选地，所述聚合物的分子量为20000～100000Da。
[0016]优选地，所述木质素基聚合物的水溶液pH值为8～10。
[0017]本专利技术第二方面提供了一种本专利技术第一方面提供的木质素基聚合物的制备方法，包括以下步骤：将多酚单体和木质素基材料通过烷烃桥联，制得所述木质素基聚合物。
[0018]优选地，所述制备方法中使用的原料满足以下条件中的至少一个：(1)所述多酚单体选自间苯三酚、对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、1,2,4
‑
苯三酚、1,2,3
‑
苯三酚中的至少一种；(2)所述木质素基材料选自木质素磺酸盐、磺甲基化木质素、磺化木质素中的至少一种；(3)所述木质素基材料与多酚单体的质量比为：(4～10):1。
[0019]优选地，所述多酚单体选自间苯三酚、对苯二酚、1,2,4
‑
苯三酚中的至少一种；进一步优选地，所述多酚单体为间苯三酚。
[0020]优选地，所述木质素基材料选自木质素磺酸盐、磺化木质素、磺甲基化木质素中的
至少一种；再进一步优选地，所述木质素磺酸盐选自：木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸镁中的至少一种。
[0021]优选地，所述烷烃桥联的方法具体为：S1：将多酚单体与卤代烷烃混合反应，得到中间体；S2：将所述中间体与木质素基材料混合反应，制得所述木质素基聚合物。
[0022]优选地，所述步骤S1中，还包括碱液参与反应。
[0023]优选地，所述步骤S1中，碱液选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸盐中的至少一种。
[0024]优选地，所述步骤S1中，所述碳酸盐选自：碳酸钾、碳酸钠、碳酸镁中的至少一种。
[0025]优选地，所述步骤S1中，所述多酚单体与碳酸盐的质量比为：1：(0.01～0.5)；进一步优选地，所述步骤S1中，所述多酚单体与碳酸盐的质量比为：1：(0.08～0.2)；再进一步优选地，所述步骤S1中，所述多酚单体与碳酸盐的质量比为：1：(0.1～0.2)。
[0026]优选地，所述步骤S1中，混合反应温度为64～96℃；进一步优选地，所述步骤S1中，混合反应温度为70～90℃。
[0027]优选地，所述步骤S1中，混合反应时间为10～20h；进一步优选地，所述步骤S1中，混合反应时间为10～15h。
[0028]优选地，所述步骤S1中，所述卤代烷烃选自1,6
‑
二溴己烷、1,2
‑
二溴乙烷、1,10
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二溴葵烷、1,6
‑
二氯己烷中的至少一种。
[0029]优选地，所述步骤S1中，所述多酚单体与卤代烷烃的质量比为1：(2～4)。
[0030]优选地，所述步骤S2中，所述木质素基材料与多酚单体的质量比为：(4～10):1；进一步优选地，所述步骤S2中，所述木质素基材料与多酚单体的质量比为：(6～8):1。
[0031]优选地，所述步骤S2中，混合反应温度为56～108℃；进一步优选地，所述步骤S2中，混合反应温度为65～100℃；再进一步优选地，所述步骤S2中，混合反应温度为70～90℃；更进一步优选地，所述步骤S2中，混合反应温度为80～90℃。
[0032]优选地，所述步骤S2中，混合反应的pH为8～14；进一步优选地，所述步骤S2中，混合反应的pH为9～13；再进一步优选地，所述步骤S2中，混合反应的pH为12。
[0033]优选地，所述步骤S2中，混合反应的溶液pH使用碱液进行调整。
[0034]优选地，所述碱液选自：氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾中的至少一种。
[0035]优选地，所述步骤S2中，混合反应时间为5～15h；进一步优选地，所述步骤S2中，混合反应时间为5～10h；再进一步优选地，所述步骤S2中，混合反应时间为6～9h。
[0036]优选地，所述步骤S2中，还包括碘化碱金属盐参与反应。
[0037]优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种木质素基聚合物，其特征在于：具有如下结构式：其中，R1为木质素基材料，所述木质素基材料选自木质素磺酸盐、磺化木质素或磺甲基化木质素；X为H、钠、钾或镁；R2选自选自2.根据权利要求1所述的木质素基聚合物，其特征在于：所述聚合物符合以下条件中的至少一种：(1)所述聚合物的水溶液pH值为8～12；(2)所述聚合物溶于水；(3)所述聚合物的酚羟基含量大于1.1mmol/g；(4)所述聚合物的分子量为5000～500000Da。3.权利要求1或2所述的木质素基聚合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将多酚单体和木质素基材料通过烷烃桥联，制得所述木质素基聚合物。4.根据权利要求3所述的木质素基聚合物的制备方法，其特征在于：所述将多酚单体和木质素基材料通过烷烃桥联具体为：S1：将多酚单体与卤代烷烃混合反应，得到中间体；S2：将所述中间体与木质素基材料混合反应，制得所述木质素基聚合物。5.根据权利要求3或4所述的木质素基聚合物的制备方法，其特征在于：所述制备方法中使用的原料符合以下条件中的至少一个：(1)所述多酚单体选自间苯三酚、对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、1,2,4
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【专利技术属性】
技术研发人员：洪南龙，李远，洪家珊，徐勇军，陈捷超，康世民，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：