无机酸对PEDOT/PSS复合材料的改性

PEDOT/PSS复合材料具有优良的水溶性、成膜性、导电性、透明性和稳定性，在抗静电涂层、生物传感器、光电材料、组织工程等领域有着广泛的经验。对PEDOT/PSS 复合材料进行改性,能够在保持其良好加工性的基础上进一步提高其导电性能，成为近年来目前国内外研究的焦点。本文将介绍无机酸对PEDOT/PSS复合材料的改性效果。

无机酸是广泛应用于精细化工产品生产及科学研究领域的一类重要试剂，常见的有盐酸(HCl)、硝酸(HNO₃)、硼酸 (H₃BO₃)、硫酸(H₂SO₄)等，无机酸掺杂改性PEDOT/PSS复合材料是提升PEDOT／PSS导电性能运用最为广泛的方法之一。

硝酸对 PEDOT/PSS 进行掺杂改性：S. M. Said^[1] 等通过用不同浓度的硝酸对 PEDOT／ PSS 进行掺杂处理来改善电导率。研究表明，随着硝酸浓度的增加，电导率呈现逐渐增大的总趋势。并且硝酸溶剂可通过引起PEDOT的构象变化、去除过量PSS以及增加载流子浓度来提高 PEDOT／PSS 的电导率，并且能够提高 PEDOT／PSS复合薄膜的透明度。

硼酸对 PEDOT/PSS 改性：Cruz-Cruz ^[2]等将少量稀硫酸掺入 PEDOT／PSS 水分散液中制成薄膜。结果发现，经稀硫酸改性所制成的薄膜导电率比纯 PEDOT／PSS 薄膜的电导率 ( 约 0.07 S/cm) 高约 1400 倍。这是因为加入硫酸氢根离子 (HSO₄^–) 可明显改善掺杂效果，并促使 PSS 在薄膜表面富集，促进 PEDOT 与 PSS 间部分相分离，增强系统中电荷的传输。

硼酸对 PEDOT/PSS 改性：Ö. Yagci ^[3]等采用旋涂技术制备了掺杂硼酸的PEDOT／PSS 薄膜，并应用于太阳能电池中的空穴收集层。发现硼酸在器件结构中可提高开路电压和填充因子，将其掺杂到PEDOT／PSS 中，太阳能电池显示出优良的光伏性能，并在1.25 mg／mL 硼酸浓度时达到最佳。并且数据表明，与未处理的 PEDOT/PSS 薄膜相比，掺杂硼酸的薄膜使氧化铟锡的表面功函数增加，从而改善了氧化铟锡和 PEDOT/PSS 之间的界面效应，促进了氧化铟锡和有机活性层 (P3HT∶PCBM) 之间的电荷转移。

综上，使用无机酸对PEDOT/PSS进行掺杂改性，可改善其导电率，有助于制备综合性能优异的高分子导电复合材料，并推动其在太阳能电池、超级电容器、有机热电 器件等领域的应用。

相关链接：PEDOT/PSS

参考文献：

1.Said S M，et al. Journal of Polymer Engineering，2017，37(2):163– 168.

2. Yagci Ö，et al. Synthetic Metals，2016，212:12–18.

3. Cruz-Cruz I，et al. Thin Solid Films，2013，531:385–390.