聚噻吩

红色无定型固体的导电聚合物

聚 噻吩 (Polythiophene,缩写PT)是一种常见的导电聚合物,由噻吩聚合生成。

聚 噻吩 掺杂后导电率为10-16-102(S/cm),聚噻吩是不溶不熔的,但聚噻吩在掺杂前是较稳定的。聚噻吩的合成可用 化学 法和电化学制成;将噻吩 单体 与 电解质 高氯酸 四 乙基 混合加到 1-溴-2-硝基苯 中,以玻璃板上镀上氧化 ,氧化锡分别作阳极和阴极进行电化学聚合, 电流密度 为2mA/cm2,噻吩在阳极表面发生聚合,形成 墨绿色 的聚噻吩薄膜Chemicalbook(含有过 氯酸盐 离子),电解温度为-20-+30℃,通电20min,可生成约10μm厚的薄膜,很易从电极上剥下来,这种薄膜当在100℃空气中加热时不分解,本身是柔性的,制造工艺较简单,可得到导电率为13(Ω.cm)-1。

在通过掺杂向共轭π轨道引入或去除电子时,可转变为 导体 。除了导电性,聚噻吩还具有独特的光学性质。在 溶剂 、温度、 电势 和其他分子等环境因素影响下,主链会发生扭转,共轭结构被破坏,导致聚噻吩迅速发生颜色转变。这些特殊的电学和光学性质使得聚噻吩及其类似的共轭聚合物具有潜在的传感器应用 。

因此,聚噻吩及其类似物是近年的研究热门课题。2000年, 诺贝尔化学奖 颁给了研究这一主题的 艾伦·黑格 (Alan J. Heeger)、 艾伦·麦克德尔米德 (Alan MacDiarmid)和 白川英树 (Hideki Shirakawa)。

基本介绍

化学式 如右图所示。本征态聚噻吩为红色无定型固体,掺杂后则显绿色。这一颜色变化可应用于电致变色器件。聚噻吩不溶,有很高的强度。在 三氟化硼乙醚络合物 中电 化学 聚合得到的聚噻吩强度大于金属铝。

聚噻吩的 能隙 较小,但氧化掺杂电位较高,故其氧化态在空气中很不稳定,迅速被还原为本征态。同时聚噻吩可以被还原掺杂。聚噻吩很容易在3位引入侧链,根据侧链的不同,聚噻吩的溶解性以及电化学性质有较大的区别。

聚 噻吩 可以由2,5位带有特定 官能团 的噻吩 单体 通过偶联得到,也可以通过噻吩的电化学聚合制得。其聚合电位很高,通常在2.0V以上。使用 三氟化硼乙醚络合物 作 溶剂 可大大降低噻吩的聚合电位(~1.2V)。

聚噻吩可用于 有机太阳能电池 , 化学 传感,电致发光器件等。聚噻吩的衍生物 PEDOT 是有机电致发光器件制备中重要的 空穴 传输层材料。

参考资料

  1. 微射流均质机在聚噻吩分散中的应用 生物器材网 2024-03-25
  2. 聚噻吩 Chemical Book 2024-03-21
  3. 聚噻吩概述 全知识 2024-03-21