专利摘要

本发明公开了一种大面积制备PEDOT薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)前驱液的制备；2)EDOT单体溶液的制备；3)前驱液的成膜；4)PEDOT的成膜；5)透明电极热处理；本发明设计了一种大面积制备PEDOT薄膜的方法，可通过油墨打印制备工艺在室温或低于200摄氏度的低温，在不同面积基片上直接制备具有优良光电性能和机械柔性的大面积透明电极，生产步骤简单且极大降低了生产成本；本发明制备出的大面积透明电极具有良好的电学性能。

权利要求

1.一种大面积制备PEDOT薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)前驱液的制备

1.1)将过渡金属氧化物与酸混合，搅拌后静置，得到混合物A；

所述过渡金属氧化物与酸的物质的量和体积比范围为(1～2)︰(5～10)，其中，物质的量的单位以mmol记，体积的单位以mL记；

所述静置过程中：静置时间为5h～24h；

1.2)将步骤1.1)中得到的混合物A，用有机溶剂A进行稀释，得到混合物B；

所述有机溶剂A包括甲醇、乙醇、异丙醇或二甲基亚砜中的一种或几种；

所述混合物A与有机溶剂A的体积比为1︰(0.5～5)；

1.3)在步骤1.2)得到的混合物B中加入表面活性剂和树脂，得到前驱液；

所述混合物B、表面活性剂和树脂的体积比为1︰(0.005～0.05)︰(0.005～0.05)；

2)EDOT单体溶液的制备

将EDOT单体与有机溶剂B混合，得到EDOT单体溶液；

所述有机溶剂B包括氯仿、二氯甲烷、异丙醇、乙酸乙酯或正己烷中的一种或几种；

所述EDOT单体与有机溶剂B的体积比为1︰(0.5～30)；

3)前驱液的成膜

将步骤1.3)中得到的前驱液均匀涂覆在基片上，得到均匀覆盖前驱液的基片；

4)PEDOT的成膜

4.1)将步骤3)中得到的基片浸入步骤2)中得到的EDOT单体溶液中，得到均匀覆盖PEDOT的基片；

4.2)将步骤4.1)中得到的基片浸入有机溶剂C中，得到去除杂质的基片；

所述有机溶剂C包括甲醇、乙醇或异丙醇中的一种或几种；

所述浸泡时间为10s～10min；

5)PEDOT薄膜的热处理

将步骤4.2)中得到的制作好的基片进行恒温加热处理后，自然冷却至室温，得到PEDOT薄膜；

所述恒温加热过程中：温度为100～180℃，时间为5～120min。

2.根据权利要求1所述的一种大面积制备PEDOT薄膜的方法，其特征在于：所述步骤1.1)中的过渡金属氧化物包括CuO、V2O5、Co3O4、MoO3或MnO2中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种大面积制备PEDOT薄膜的方法，其特征在于：所述步骤1.1)中的酸包括H2SO4、HCl、HNO3、CH4O3S、HOOCCH2COOH、HOOCCOOH、CH3COCOOH或CH3CH2CH2COOH中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种大面积制备PEDOT薄膜的方法，其特征在于：所述步骤1.1)中的搅拌过程：搅拌速率范围为500～1000rpm，时间范围为10～120min。

5.根据权利要求1所述的一种大面积制备PEDOT薄膜的方法，其特征在于：所述步骤1.3)中的表面活性剂包括辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、蔗糖脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯或十二烷基硫酸钠中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的一种大面积制备PEDOT薄膜的方法，其特征在于：所述高碳脂肪醇聚氧乙烯醚是辛醇聚氧乙烯醚或月桂醇聚氧乙烯醚。

7.根据权利要求1所述的一种大面积制备PEDOT薄膜的方法，其特征在于：

所述步骤1.3)中的树脂包括酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、氨基树脂、硅醚树脂、三聚氰胺甲醛树脂、糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂、糠醇树脂、聚丁二烯树脂、有机硅树脂、脲醛树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氨酯树脂、聚1-丁烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚四氟乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚砜树脂、密胺甲醛树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯醇或丙烯酸树脂中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的一种大面积制备PEDOT薄膜的方法，其特征在于：所述步骤3)中的涂覆工艺包括刮棒涂布法、夹缝式挤压型涂布、喷墨打印、卷对卷印刷工艺或刮刀制备工艺。

9.根据权利要求1所述的一种大面积制备PEDOT薄膜的方法，其特征在于：所述步骤3)中的基片包括PET基片、聚萘二甲酸乙二醇酯基片、聚酰亚胺基片和玻璃基片。

说明书

技术领域

本发明涉及有机光电子技术材料领域，具体是一种大面积制备PEDOT薄膜的方法。

背景技术

如今，发光二极管、太阳能电池等光电器件在许多领域已有广泛及重要的应用。所有的光电器件都至少要有一个透明电极，使得光可以透过其被吸收或由器件发射出来。

聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(PEDOT)是最受关注的导电高分子之一。合成PEDOT薄膜具有许多独特的性质，如优异的透光性，高导电性，在空气中具有良好的稳定性等，在光电器件中作为透明电极十分有前景。

目前，国际上合成PEDOT薄膜的技术还不够成熟，大面积PEDOT薄膜的制备技术复杂，价格昂贵，难以商业化生产。

因此，研究大面积PEDOT薄膜的制备方法具有很强的现实意义和商业价值。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种大面积制备PEDOT薄膜的方法。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种大面积制备PEDOT薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)前驱液的制备

1.1)将过渡金属氧化物与酸混合，搅拌后静置，得到混合物A；

所述过渡金属氧化物与酸的物质的量和体积比(mmol︰mL)范围为(1～2)︰(5～10)；

所述静置过程中：静置时间为5h～24h；

1.2)将步骤1.1)中得到的混合物A，用有机溶剂A进行稀释，得到混合物B；

所述有机溶剂A包括甲醇、乙醇、异丙醇或二甲基亚砜中的一种或几种；

所述混合物A与有机溶剂A的体积比为1︰(0.5～5)；

1.3)在步骤1.2)得到的混合物B中加入表面活性剂和树脂，得到前驱液；

所述混合物B、表面活性剂和树脂的体积比为1︰(0.005～0.05)︰(0.005～0.05)；

2)EDOT单体溶液的制备

将EDOT单体与有机溶剂B混合，得到EDOT单体溶液；

所述有机溶剂B包括氯仿、二氯甲烷、异丙醇、乙酸乙酯或正己烷中的一种或几种；

所述EDOT单体与有机溶剂B的体积比为1︰(0.5～30)；

3)前驱液的成膜

将步骤1.3)中得到的前驱液均匀涂覆在基片上，得到均匀覆盖前驱液的基片；

4)PEDOT的成膜

4.1)将步骤3)中得到的基片浸入步骤2)中得到的EDOT单体溶液中，得到均匀覆盖PEDOT的基片；

4.2)将步骤4.1)中得到的基片浸入有机溶剂C中，得到去除杂质的基片；

所述有机溶剂C包括甲醇、乙醇或异丙醇中的一种或几种；

所述浸泡时间为10s～10min；

5)PEDOT薄膜的热处理

将步骤4.2)中得到的制作好的基片进行恒温加热处理后，自然冷却至室温，得到PEDOT薄膜；

所述恒温加热过程中：温度为100～180℃，时间为5～120min。

进一步，所述步骤1.1)中的过渡金属氧化物包括CuO、V2O5、Co3O4、MoO3或MnO2中的一种。

进一步，所述步骤1.1)中的酸包括H2SO4、HCl、HNO3、CH4O3S、HOOCCH2COOH、HOOCCOOH、CH3COCOOH或CH3CH2CH2COOH中的一种。

进一步，所述步骤1.1)中的搅拌过程：搅拌速率范围为500～1000rpm，时间范围为10～120min；

进一步，所述步骤1.3)中的表面活性剂包括辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物、蔗糖脂肪酸酯、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、辛醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、辛基苯基聚氧乙烯醚或十二烷基硫酸钠中的一种或几种。

进一步，所述步骤1.3)中的树脂包括酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、氨基树脂、硅醚树脂、三聚氰胺甲醛树脂、糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂、糠醇树脂、聚丁二烯树脂、有机硅树脂、脲醛树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氨酯树脂、聚1-丁烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚四氟乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚砜树脂、密胺甲醛树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯醇或丙烯酸树脂中的一种或几种。

进一步，所述步骤3)中的涂覆工艺包括刮棒涂布法、夹缝式挤压型涂布、喷墨打印、卷对卷印刷工艺或刮刀制备工艺。

进一步，所述步骤3)中的基片包括PET基片、聚萘二甲酸乙二醇酯基片、聚酰亚胺基片和玻璃基片。

本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明具有以下优点：

1)本发明设计了一种大面积制备PEDOT薄膜的方法，可通过刮棒涂布法、夹缝式挤压型涂布、喷墨打印、卷对卷印刷工艺和刮刀制备工艺等，在室温或低于200摄氏度的低温，在不同面积基片上直接制备具有优良光电性能和机械柔性的大面积透明电极，生产步骤简单且极大降低了生产成本；

2)本发明公开的方法可以在短时间内直接大批量地制备出大面积低电阻的柔性透明电极，而无需进行昂贵的真空或者高温制备方法，大大降低了生产成本。

附图说明

图1为一种大面积PEDOT柔性透明电极结构示意图；

图2为实施案例1中制备的透明电极展示图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

实施例中的V2O5购自西亚试剂公司，EDOT单体购自西亚试剂公司。

如图1所示，一种大面积制备PEDOT薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)前驱液的制备

1.1)将过渡金属氧化物V2O5与甲磺酸混合，搅拌后静置，得到混合物A；

所述V2O5的浓度为0.03mol/L；

所述搅拌过程中：搅拌速率为500～1000rpm，时间为10～120min；

所述静置过程中：静置时间为5h～24h；

1.2)将步骤1.1)中得到的混合物A，用异丙醇进行稀释，得到体积分数为1％的混合物B；

1.3)在步骤1.2)得到的混合物B中加入表面活性剂和树脂，得到前驱液；

所述表面活性剂为辛基苯基聚氧乙烯醚(曲拉通X-100)；

所述树脂为聚乙烯醇树脂；

所述表面活性剂和树脂的体积和占混合物B体积的1％；

2)EDOT单体溶液的制备

将EDOT单体与有机溶剂B混合，得到EDOT单体溶液；

所述有机溶剂B包括氯仿和正己烷；

所述氯仿和正己烷的体积比为1︰1；

所述有机溶剂B与EDOT单体的体积比为9︰1；

3)前驱液的成膜

用涂布棒将步骤1.3)中得到的前驱液均匀涂覆在PET基片上，得到均匀覆盖前驱液的基片；

4)PEDOT的成膜

4.1)将步骤3)中得到的基片浸入步骤2)中得到的EDOT单体溶液中，得到均匀覆盖PEDOT的基片；

4.2)将步骤4.1)中得到的基片浸入有机溶剂C中，得到去除杂质的基片；

所述有机溶剂C包括甲醇；

所述浸泡时间为30s；

5)PEDOT薄膜的热处理

将步骤4.2)中得到的制作好的基片进行恒温加热处理后，自然冷却至室温，得到如图2所示的PEDOT薄膜；

所述恒温加热过程中：温度为120℃，时间为10min。

实施例2：

实施例中的V2O5购自西亚试剂公司，EDOT单体购自西亚试剂公司。

一种大面积制备PEDOT薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)前驱液的制备

1.1)将过渡金属氧化物V2O5与甲磺酸混合，搅拌后静置，得到混合物A；

所述V2O5的浓度为0.03mol/L；

所述搅拌过程中：搅拌速率为500～1000rpm，时间为10～120min；

所述静置过程中：静置时间为5h～24h；

1.2)将步骤1.1)中得到的混合物A，用有机溶剂甲醇进行稀释，得到混合物B；

1.3)在步骤1.2)得到的混合物B中加入表面活性剂和树脂，得到前驱液；

所述表面活性剂为辛基苯基聚氧乙烯醚(曲拉通X-100)；

所述树脂为聚乙烯醇树脂；

所述表面活性剂和树脂的体积和占混合物B体积的1％；

2)EDOT单体溶液的制备

将EDOT单体与有机溶剂B混合，得到EDOT单体溶液；

所述有机溶剂B包括氯仿；

所述有机溶剂B与EDOT单体的体积比为9︰1；

3)前驱液的成膜

用涂布棒将步骤1.3)中得到的前驱液均匀涂覆在PET基片上，得到均匀覆盖前驱液的基片；

4)PEDOT的成膜

4.1)将步骤3)中得到的基片浸入步骤2)中得到的EDOT单体溶液中，得到均匀覆盖PEDOT的基片；

4.2)将步骤4.1)中得到的基片浸入有机溶剂C中，得到去除杂质的基片；

所述有机溶剂C包括甲醇；

所述浸泡时间为30s；

5)PEDOT薄膜的热处理

将步骤4.2)中得到的制作好的基片进行恒温加热处理后，自然冷却至室温，得到PEDOT薄膜；

所述恒温加热过程中：温度为120℃，时间为10min。

如表1所示，即为实施例1、2制备的透明电极的数据。从数据可知，利用本发明制备出的大面积透明电极具有良好的电学性能。

表1

-1]]>实施例190.6实施例2101.4

一种大面积制备PEDOT薄膜的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。