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研究生:李欣瑜
研究生(外文):LI,HSINU-YU
論文名稱:縮合聚合之合成PEDOT晶體
論文名稱(外文):Synthesis of PEDOT crystal via condensation polymerization
指導教授:韓于凱
指導教授(外文):HAN,YU-KAI
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:化學工程與材料工程系
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:101
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:PEDOT、PEDOT:PSS
外文關鍵詞:PEDOT、PEDOT:PSS
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本實驗研究 PEDOT : PSS材料經由縮合聚合法可以快速簡便的聚合。此實驗研究分為兩部份,首先是Part I.製備程序先將單體2,5-dibromo-3,4-ethylenedioxythiophene (DBEDOT)分別溶入溶劑(MeOH、Acetone)裡,再把聚(磺酸苯乙烯) PSS 與去離子溶液加入攪拌均勻,放置在溫度分別為 60、80、100、120℃的玻璃基板上,固定加熱時間20分聚合,即可成功得到PEDOT:PSS,將聚合出來的 PEDOT:PSS材料利用傅立葉轉換紅外線光譜儀、紫外光-可見光光譜儀進行檢測分析;另外,改變溶劑與去離子水的配比在固定溫度、時間下合成 PEDOT:PSS 材料並做上述的檢測鑑定分析。
將聚合好的PEDOT:PSS材料,用甲醇與去離子水將PSS清洗掉,得到固態 PEDOT 利用掃描式電子顯微鏡、穿透式電子顯微鏡可以得知PEDOT呈現圓板的形態,由傅立葉轉換紅外線光譜儀、XRD、紫外光-可見光光譜儀判定其確實為PEDOT材料以及用電子繞射進行檢測得知其為正交晶系。
實驗Part II.的部份是改變溶劑與水的配比也是上述DBEDOT 分別溶入溶劑 MeOH、Acetone 裡,再把 PSS 與去離子溶液加入攪拌均勻,
放置在溫度120℃下進行聚合,便可得到PEDOT:PSS。將PEDOT:PSS進行上述檢測分析;之後如同上述Part I方法即可得到PEDOT,得到的 PEDOT使用上述Pare I的儀器分析判定確實其為PEDOT材料。
This study concerns about preparing PEDOT: PSS material through condensation polymerization , which is quick and can be easily aggregated. This study is divided into two parts, the first is about the preparation procedure of the first monomer 2,5-dibromo-3,4-ethylenedioxythiophene (DBEDOT),which was dissolved in mixed solvent (MeOH, Acetone), then PSS and deionized solution were added with a uniform mixing, and placed at temperatures of 60,80,100,120 ° C respectively on a glass substrate, with a fixed heating time of 20 minutes for polymerization, and PEDOT:PSS can be successfully obtained PEDOT : PSS, the aggregation of the obtained PEDOT: PSS material can be characterized by FT-IR、UV - visible spectra were detected and analyzed; in addition, the ratio of solvent and deionized water were changed at fixed temperature. And time for the synthesis of PEDOT: PSS materials.
The obtained PEDOT: PSS materials was washed with methanol and deionized water to remove PSS to get the the PEDOT for SEM、TEM which showed that the shape of the PEDOT was cylindrical plate, FT-IR、 XRD、UV - Visible spectrometer wrer used to characterized the PEDOT materials and electron diffraction used to detect the crystal structure of the polymers.
Part II is to change the ratio of solvent and water and DBEDOT dissolved in the solvents of MeOH、Acetone ,respectively and then the PSS and the deionized solution stirring uniformly.Placed at a temperature of 120 ℃ can get the PEDOT: PSS. The PEDOT: PSS to used Part I analysis; after useing Part I method can be obtained PEDOT, and PEDOT used Part I analysis which were used to characterized the PEDOT materials.
目錄
摘要 i
Abstract iii
目錄 v
第一章 緒論 1
1-1導電性高分子 1
1-1-1導電性高分子之發展 1
1-1-2導電高分子導電機制 2
1-2導電性高分子之應用 4
1-2-1 有機發光二極體 4
1-2-2 超高電容器 5
1-2-3 生化感測器 6
1-2-4 電致變色元件 6
1-3 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene);簡稱PEDOT 7
1-4 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonic acid) ; 簡稱PEDOT:PSS 8
1-5 PEDOT:PSS 導電機制 10
1-6 PEDOT 奈米結構之合成方法 11
1-6-1 電化學合成 (Electrochemical Process, ECP) 11
1-6-2 化學氧化合成法 11
1-6-3 硬模板法 12
1-6-4 自組裝法 12
1-6-5 固態聚合反應 13
1-7 PEDOT 的應用 14
1-7-1 電容器 14
1-7-2 半導體上的應用 15
1-7-3 電極材料 15
1-7-4 有機太陽能電池 16
1-7-5 聚合物和玻璃上的防静電塗層 18
1-7-6 有機薄膜電晶體(OTFT) 18
1-7-7 有機發光二極體 19
1-7-8 透明或半透明導電薄膜 19
1-8 研究動機 20
第二章 PEDOT:PSS 奈米材料之合成 21
2-1 實驗藥品 21
2-2 實驗架構與流程 22
2-2-1 PEDOT:PSS樣品的製備 22
2-2-3 溶劑和水在不同比例下PEDOT:PSS單體溶液的製備 25
2-2-4 PEDOT:PSS聚合過程 27
2-2-5 PEDOT材料的製備 28
2-3 分析儀器與方法 28
2-3-1. 傅立葉轉換紅外線光譜儀(Fourier Transform Infrared, FT-IR) 28
2-3-2. 紫外光-可見光光譜儀(Ultraviolet-Visible Spectrophotometer, UV-Vis) 28
2-3-3. 高解析場發射掃描式電子顯微鏡(Ultrahigh Resolution Field-Emission Scanning Electron Microscope/Energy Dispersive Spectrometer, UHRFE-SEM/EDS) 29
2-3-4. 穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope, TEM) 29
2-3-5. 多功能X光繞射儀(X-ray Diffraction) 30
2-3-6 動態光散射儀器(Dynamic light scattering particle size analyzer nano) 30
第三章結果與討論 32
3-1 變溫之縮合聚合PEDOT:PSS材料鑑定 32
3-1-1傅立葉轉換紅外線光譜儀分析(FT-IR)之光譜分析 32
3-1-2 紫外光-可見光-近紅外光光譜儀分析 36
3-2 變溫之縮合聚合PEDOT結晶材料鑑定 39
3-2-1 傅立葉轉換紅外線光譜儀分析(FT-IR)之光譜分析 39
3-2-2 紫外光-可見光-近紅外光光譜儀分析 42
3-2-3 掃描式電子顯微鏡與穿透式電子顯微鏡分析 44
3-2-4 動態光散射儀器 50
3-2-5 XRD分析 52
3-3 不同溶劑-水的比例之縮合聚合PEDOT:PSS 54
結晶材料鑑定 54
3-3-1 傅立葉轉換紅外線光譜儀分析(FT-IR)之光譜分析 54
3-3-2 紫外光-可見光光譜儀分析 58
3-4 不同溶劑-水的比例之縮合聚合PEDOT結晶材料鑑定 61
3-4-1 傅立葉轉換紅外線光譜儀分析(FT-IR)之光譜分析 61
3-4-2 紫外光-可見光光譜儀分析 63
3-4-3 掃描式電子顯微鏡與穿透式電子顯微鏡分析 64
3-4-4 XRD分析 70
3-5 穿透式電子顯微鏡電子繞射圖 71
第四章 3D 圓球 PEDOT 73
4-1 超疏水基板合成的PEDOT 73
4-2 EDS 元素分析 74
第五章 結論 76
參考文獻 77
參考文獻
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