纸基导电聚合物薄膜的制备及导电性提高机理的探究

刘国栋 李靖 张美云 刘羽 罗宁宁

摘要：以水分散相的聚（3，4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸（ PEDOT ∶PSS ）为主体，二甲基亚砜（ DMSO ）和异丙醇（ IPA ）的二元溶液为掺杂溶剂，研究不同配比的混合溶液（ PEDOT ∶PSS+DMSO+IPA ）在涂布纸基上的棒涂成膜性，探究掺杂比例（ DMSO ∶IPA ）对成膜效果及其导电性的影响。利用不同质量分数的酸（对甲苯磺酸、盐酸、丙二酸和冰乙酸）和不同醇（甲醇、乙二醇、丙三醇和异丙醇）分别对 PEDOT ∶PSS 导电薄膜进行后处理，探究后处理对 PEDOT ∶PSS 导电薄膜导电性的影响，并从 PEDOT ∶PSS 主链结构、 PSS 基团的去除量和 PEDOT ∶PSS 结晶度3方面，分别探讨有机溶剂掺杂、酸/醇后处理提高导电薄膜导电性的机理。最终确定有机溶剂的掺杂比例并获得理想的纸基导电薄膜，明确其导电性的提高机理，为未来纸基材料在柔性电极中的使用提供理论依据和实例支持。

关键词：纸基电极;PEDOT ∶PSS ;后处理;导电性;棒涂

中图分类号：TS762.2文献标识码：A DOI：10.11981/j. issn.1000?6842.2021.04.25

导电聚合物因其机械柔性和易加工性在有机电子器件中作电极被广泛探讨，其中，聚（3，4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸（ PEDOT ∶ PSS ）成膜后具有较高的透明度、柔性，在空气中化学性质稳定，且可以通过传统溶液化方案实现大面积成膜，因此备受关注[1-4]。PEDOT 具有较高的电导率（可达550 S/cm），但其在水中难分散，因此需引入绝缘的 PSS 基团，使其在水中能够被良好分散。PSS 基团的引入降低了 PEDOT 的电导率（<1 S/cm ），从而限制了其在柔性电极领域的应用[5]。可以通过设计分子的化学链和高分子链的排列方式、掺杂等方式对其电学性能进行改善，从而满足其作为电极的高导电性要求。

有机溶剂（ 二甲基亚砜 （ DMSO ）、乙二醇（ EG ）、丙三醇（ GL ））掺杂可以提高 PEDOT ∶PSS 薄膜的导电性[6]，酸/醇溶液后处理同样可以有效提高 PEDOT ∶ PSS 薄膜的导电性[7-9]。当 PEDOOT ∶ PSS 溶液中掺杂单一溶剂时，会出现一些影响成膜均匀性的问题;为使 PEDOT ∶PSS 溶液有效成膜，Kopola等[10]在氧化铟锡 （ ITO ）玻璃上印刷有机发光二极管（ OLED ）器件的 PEDOT ∶PSS 空穴注入层时，采用低沸点溶剂（异丙醇，IPA ）和高沸点溶剂（ N-甲基吡咯烷酮，NMP ）的二元溶剂来优化 PEDOT ∶PSS 溶液的成膜效果，最终得到了良好的成膜状态。因此，通过调控二元有机溶剂的掺杂比例，可以实现 PEDOT∶ PSS 的有效成膜。

PEDOT ∶ PSS 薄膜导电性提高的机理至今仍是一个热点话题。Alemu 等[9，11]认为，添加的极性溶剂降低了 PEDOT 链与 PSS 链的库伦相互作用，导致其电导率提高;通过后續的研究表明，添加有机溶剂使得 PEDOT ∶ PSS 颗粒度减小才是电导率提高的主要因素之一。添加有机溶液使得 PEDOT 聚集，区域内 PSS 含量降低[12-14]。Xia 等[15-17]详细研究了多种有机溶剂添加对 PEDOT 聚合物的影响;结果表明，添加有机溶剂后，PEDOT 聚合物链的构象发生变化，进而导致整个聚合物的取向发生变化、电导率提高。Alemu 等[9] 的研究发现，经醇溶液后处理后，原本卷曲的PEDOT ∶ PSS 链转变为直线型，同时还去除了 PSS 基团，提高了 PEDOT ∶PSS 薄膜的导电性，使其可在太阳能电池中作电极。酸溶液后处理可使 PEDOT 与 PSS 分离从而去除 PSS 基团，使得 PEDOT ∶ PSS 聚合物的晶型发生改变[5]。综上，有机溶剂提高 PEDOT ∶ PSS 薄膜导电性的机理尚不明确，因此需要进一步探究。

目前，常采用印刷、旋涂或棒涂的方式将 PEDOT ∶ PSS 溶液成膜于聚对苯二甲酸乙二醇酯（ PET ）、聚乙烯萘（ PEN ）、聚醚砜树脂（ PES ）等基底上，使其作为器件的电极或功能层。这些基底表面光滑且封闭，有利于导电聚合物的均匀沉积。然而，这些石油基材料并不廉价，同时存在难降解、不环保等问题[18]。相对于难降解的塑料基材，植物纤维基纸张具有快速高效的生物降解特性，约2周可以完成生物降解，且其成本约为塑料类薄膜价格的1/20，同时具有作电极载体的潜质[19-20]。因此近年来，为了节约成本、减少环境污染，天然可生物降解的植物纤维基纸张作为 PEDOT ∶PSS 导电薄膜的基底，越来越受到研究者的青睐。

本课题采用棒涂工艺，在涂布纸上进行 PEDOT∶ PSS 导电薄膜的制备。通过掺杂有机溶剂和酸/醇后处理，探究 PEDOT ∶ PSS 导电薄膜导电性的提高情况。此外，探讨有机溶剂掺杂比例对 PEDOT ∶PSS 导电薄膜成膜性及其导电性的影响，以及掺杂有机溶剂和酸/醇后处理方式对 PEDOT ∶PSS 结构、结晶度和 PSS 基团去除量的影响，并研究了 PEDOT ∶ PSS 主链结构、结晶度和 PSS 基团去除量与 PEDOT ∶ PSS 导电薄膜导电性的关系，以期较为全面地阐释 PEDOT ∶ PSS 导电薄膜导电性的提高机理。

1 实验

1.1实验原料

PEDOT ∶ PSS 水分散液（Clevios PH1000，Herae?us，德国），固含量为1.3%，PEDOT 与 PSS 的质量比为0.4∶1.0，对应的摩尔比为8∶1。 DMSO 和 IPA （均为分析纯，天津市大茂化学试剂厂）作为有机掺杂溶剂。涂布纸（230 g/m2，丽祥打印有限公司）作为基体，用于导电薄膜的制备。

对甲苯磺酸（ PTSA ，天津市科密欧化学试剂有限公司）、盐酸（HCl ，天津市天力化学试剂有限公司）、丙二酸（ C3H4O4，天津市科密欧化学试剂有限公司）和冰乙酸（ HOAc，天津市天力化学试剂有限（ Me ）、乙二醇 （ EG ）、丙三醇 （ GL ） 和异丙醇（ IPA ），以上均为分析纯（天津市大茂化学试剂厂），用于 PEDOT ∶PSS 导电薄膜的醇后处理。

1.2导电薄膜的制备

水分散相的 PEDOT ∶PSS 涂布于纸基上存在一定的成膜问题，之前的研究表明[21]，掺杂 DMSO 不仅可以有效提高 PEDOT ∶PSS 的导电性，对其成膜性也有一定的改善。掺杂单一溶剂往往达不到理想的成膜效果;利用高沸点、低表面张力的溶剂（本课题中为 DMSO ）进行单一掺杂，容易引起马兰戈尼效应（影响成膜）;而利用低沸点、低表面张力的溶剂（本课题中为 IPA）进行单一掺杂，容易引起影响成膜的“咖啡环”效应[22]。因此，可通过控制溶液中这两种溶剂的比例，利用马兰戈尼效应和“咖啡環”效应的相互抵消、抑制机制，从而形成较为均匀的薄膜。考虑溶剂掺杂对成膜效果的影响，根据表1所示的溶液配方进行棒涂成膜实验。

在室温下，采用2#线棒将不同的 PEDOT ∶ PSS 溶液（ C0～C4）分别涂布于涂布纸基底上（湿膜厚度为50?m ，涂布速度为2 cm/s），然后在105℃的烘箱中干燥20 min ，完成导电薄膜的制备。之后，选择较为均匀、平整且具有较高导电性（即方阻较低）的溶液作为最优配方，进行后续实验。

1.3导电薄膜的后处理

采用上述最优配方成膜的样品进行酸/醇后处理实验，所用酸的种类及质量分数如表2所示。所用醇为 Me 、EG 、GL 和 IPA ，均为分析纯。

将最优配方条件下成膜的样品在105℃烘箱中干燥20 min ，按表2中的条件将酸滴铸至 PEDOT ∶ PSS 导电薄膜表面，室温下保持5 min 。之后，采用 IPA 冲洗样品10次，去除导电薄膜表面多余的酸，在 105℃烘箱中干燥20 min ，完成酸后处理。醇后处理的方式有两种：干膜状态下的醇后处理和湿膜状态下的醇后处理。干膜状态下的醇后处理具体为：将干燥后的最佳 PEDOT ∶ PSS 导电薄膜放置于105℃恒温热台上，分别将上述不同种类的醇滴铸至 PEDOT ∶ PSS 导电薄膜表面并保持5 min 。之后，采用 IPA 冲洗10次，去除导电薄膜表面多余的醇，在105℃的烘箱中干燥20 min ，完成干膜状态下的醇后处理。湿膜状态下的醇后处理：将最佳 PEDOT ∶PSS 导电薄膜（湿膜状态）直接放置于105℃恒温热台上，立即将上述不同种类的醇分别滴铸至 PEDOT ∶PSS 导电薄膜表面并保持5 min 。之后，采用 IPA 冲洗10次，去除导电薄膜表面多余的醇，在105℃的烘箱中干燥20 min ，完成湿膜状态下的醇后处理。

1.4导电薄膜的表征

采用双电测四探针测试仪（ RTS-9型，广州四探针科技有限公司）检测导电薄膜的方阻，方阻越低，导电性越好;采用超景深显微镜（ KH-8700，日本浩视公司）进行导电薄膜表面的表征，观察导电薄膜表面的均匀性与平整程度，之后利用显微镜的3D 功能构建薄膜的3D 模型，进一步准确衡量导电薄膜的均匀性与平整程度;采用激光显微拉曼成像光谱仪（ FT-RM ，DXRxi，美国 THEM）检测导电薄膜的散射光谱（扫描波数范围50～4000 cm-1）;采用傅里叶红外光谱仪（ FT-IR ，V70，德国布鲁克公司）表征样品中各基团特征峰值的吸收强度（扫描波数范围400～4000 cm-1）;采用 X 射线衍射仪（ XRD ，D8 Advance，德国布鲁克公司）观察处理前后导电薄膜的晶型变化（2θ范围5°～60°，扫描速度6°/min）。

2 结果与讨论

2.1配方的选择

对不同配方成膜的样品进行超景深显微镜观测（放大倍数100倍），结果如图1所示;其中，图 1（a）～图1（d）为配方 C1～C4在涂布纸上成膜的2D 视图，图 1（e）～图1（h）为配方 C1～C4在涂布纸上成膜的3D 视图。从2D 视图可以看出，图 1（a）和图1（b）样品具有较为均匀的成膜效果，只存在少量的溶质聚集;而图1（c）和图1（d）样品存在明显的溶质聚集（如图中圆圈标记所示），这不利于成膜的均匀性与平整程度，且图1（d）样品中的溶质聚集现象较图1（c）样品显著。由此可知，在 PEDOT ∶ PSS 导电薄膜中，随着 IPA （低沸点、低表面张力溶剂）掺杂比例的提高，导电薄膜的均匀性呈先提高后降低的趋势，这与马兰戈尼效应和“咖啡环”效应相互抵消、抑制的程度有关。PEDOT： PSS 导电薄膜的3D 视图中也观察到了类似的结果（3D 模型中的颜色代表不同的景深，颜色均一程度表明薄膜的平整程度，颜色越均一，薄膜越平整）;其中，图1（e）和图1（f）样品具有较为一致的颜色，而图1（g）和图1（h）样品颜色差异较大，且图1（h）样品的颜色差异远大于图1（g）样品。以上结果表明，图 1（e）和图1（f）所对应的 C1和 C2溶液配方形成的薄膜具有较高的均匀性及平整程度。

因此，DMSO 和 IPA 的掺杂比例（体积比）尤为重要，通过实验，确定了成膜均匀性好、平整程度高的溶液配方 C1和 C2。但 PEDOT ∶PSS 导电薄膜不仅需具备均匀、平整的表面，还需具备良好的导电性。因此，采用双电测四探针测试仪检测上述5种配方形成的导电薄膜的方阻，结果如图2所示。

由图2可知，随着 IPA 体积分数的增大，PEDOT ∶PSS 导电薄膜的方阻呈先降低后提高的趋势，当 IPA 体积分数为23%时，导电薄膜的方阻最低，此时，薄膜的导电性最好。薄膜的均匀性、平整程度对其导电性有一定影响。从上述实验结果可知，配方 C1和 C2成膜的均匀性和平整程度较好，C1和 C2成膜后的导电薄膜方阻也相对较低，导电性相对较高;其中，C2配方形成的导电薄膜方阻最低。这主要是二元溶剂掺杂时， 5% DMSO 引起的马兰格尼效应和23% IPA 引起的“咖啡环”效应发生了协同抵消，从而使导电薄膜的均匀性达到最佳状态，形成较低的方阻。随着 IPA 体积分数的增加（>23%），马兰格尼效应和“咖啡环”效应的抵消平衡被打破，使得成膜均匀性受到影响，造成导电薄膜方阻增大，这种变化与成膜超景深观察的结果一致。由此可知，相同条件下，越均匀、越平整的薄膜具有更好的导电性。

综合考虑 PEDOT ∶PSS 导电薄膜成膜均匀性、平整程度和导电性，选择 C2配方作为最佳配方用于后续实验。

2.2酸/醇后处理对薄膜导电性的影响

采用 C2配方，在涂布纸上通过棒涂方式制备 PEDOT ∶PSS 导电薄膜。虽然，本课题通过在PEDOT∶ PSS 中掺杂有机溶剂 DMSO 和 IPA ，提高了成膜均匀性，进而提高了导电薄膜的导电性，但仍不能达到电极材料的要求。酸/醇后处理可进一步提高导电薄膜的导电性。因此，对在最佳配方条件下形成的导电薄膜进行酸/醇后处理（具体见1.3），结果如图3所示（其中，图 3（a）为酸后处理结果，图 3（b）为醇后处理结果）。

从图3可以看出，经酸/醇后处理的导电薄膜，方阻明显降低。由图3（a）可知，导电薄膜的方阻并不完全随酸质量分数的增加而降低。其中，经 PTSA、 C3H4O4、HOAc后处理的导电薄膜，其方阻随酸质量分数的增加呈先降低后提高的趋势。在不同質量分数下、使用同种酸对导电薄膜进行后处理，当 PTSA 质量分数为15%时，导电薄膜方阻最低，为165Ω/□;当 C3H4O4质量分数为20%时，导电薄膜方阻最低，为760Ω/□;当HOAc质量分数为40%时，导电薄膜方阻最低，为264Ω/□。HCl 后处理对导电薄膜方阻的影响与其他酸存在差异。随 HCl 质量分数的增加，导电薄膜方阻呈持续降低的趋势;当 HCl 质量分数为36%时（其最大质量分数为36%），导电薄膜的方阻最低，为207Ω/□。综上可知，经质量分数为15%的 PTSA 后处理后，导电薄膜方阻最低。

由图3（b）可知，经 GL 后处理的导电薄膜方阻最低（干膜：190Ω/□;湿膜：140Ω/□），其他醇后处理后，导电薄膜的方阻依次为：EG （干膜：365Ω/□;湿膜：230Ω/□），Me （干膜：930Ω/□;湿膜：812Ω/□）， IPA （干膜： 10305Ω/□;湿膜：10100Ω/□）。由图3（b）还可知，对于所使用的4种醇，湿膜的后处理结果都略好于干膜的后处理结果（导电薄膜方阻更低）。其原因是，对湿膜进行醇后处理时，湿膜状态下聚合物链可自由分离，且薄膜中仍然存在少量水，醇更容易渗透到 PEDOT ∶ PSS 基质中，使醇后处理更加充分，因此薄膜的导电性更高。综上可知，在湿膜状态下、经 GL 后处理后的导电薄膜方阻最低。

分别检测未掺杂的 PEDOT ∶PSS 薄膜（原始膜）、有机溶剂掺杂的 PEDOT ∶PSS 导电薄膜（采用 C2配方制得，下同）、15% PTSA 后处理的有机溶剂掺杂 PEDOT ∶ PSS 导电薄膜及湿膜状态下 GL 后处理的有机溶剂掺杂 PEDOT ∶PSS 导电薄膜的方阻，结果如图4所示。

由图4可知，采用掺杂有机溶液的方式可以提高 PEDOT ∶ PSS 的成膜性和导电性（方阻由28600Ω/□降至12500Ω/□）;经酸后处理和醇后处理（湿膜状态）后， PEDOT ∶ PSS 导电薄膜的方阻进一步降低（分别降至165和140Ω/□）。因此，掺杂有机溶液并辅以酸/醇后处理，可显著提高 PEDOT ∶PSS 导电薄膜的导电性。

2.3导电性提高的机理

以未掺杂的 PEDOT ∶PSS 溶液为参考，探究有机溶剂掺杂（ C2配方）、酸后处理（质量分数15%的 PT? SA ）、醇后处理（湿膜状态下 GL 处理）对 PEDOT∶ PSS 导电薄膜导电性提升的机理;分别从 PEDOT ∶ PSS 主链结构、PSS 基团的含量和PEDOT ∶ PSS 结晶度3方面进行探讨。

2.3.1FT-RM 分析

FI-RM 是研究有机物分子结构的有力工具，拉曼位移大小、拉曼峰强度及形状是判断化学键、官能团及多聚物主链结构变化的重要依据。利用 FI-RM 对不同的 PEDOT ∶PSS 薄膜结构特征进行了对比分析，结果如图5所示。其中，图 5（a）为 FT-RM 谱图，图 5（b）为 PEDOT 主链结构的苯-醌转变示意图。

由图5（a）可知，原始膜中，1439 cm-1处出现一个明显的特征峰，该峰的位置对应于 PEDOT 主链上五元噻吩环的 Cα=Cβ对称伸缩振动[23]。有机溶剂掺杂 PEDOT ∶ PSS 导电薄膜、酸后处理和醇后处理的 PEDOT ∶ PSS 导电薄膜的谱图中，此特征峰发生了明显红移，分别移至1434、1430和1422 cm-1处。这表明，经有机溶剂掺杂、酸后处理和醇后处理后， PEDOT 的主链结构发生明显改变，五元环结构上的 Cα=Cβ转变为 Cα—Cβ，即 PEDOT 的主链结构由苯式结构转变为醌式结构（见图5（b））。苯式结构的 PEDOT 分子主要以卷曲线团状形式存在，而醌式结构的 PEDOT 主链结构主要表现为直线型，相较而言，直线型主链更有利于载流子的迁移[24]，因此，各导电薄膜的导电性更高;这与图4所示结果一致。

2.3.2FT-IR 分析

PEDOT ∶ PSS 主链结构的改变对 PEDOT ∶ PSS 导电薄膜导电性的提高有贡献，此外，绝缘 PSS 基团的去除也可能是提高 PEDOT ∶PSS 导电薄膜导电性的原因。在 PEDOT ∶ PSS 中，PSS 基团的去除量越高，薄膜方阻越小、导电性越好。不同 PEDOT ∶PSS 薄膜的 FT-IR 谱图如图6所示。

在 FT-IR 谱图中，PSS 基团中—SO3的特征吸收峰分别在1153、1072、620和527 cm-1处。从图6可以看出，4种薄膜在上述对应位置处都有吸收峰，且4种薄膜在620 cm-1处的峰强度差异最明显，吸收峰强度由大到小依次是：原始膜、有机溶剂掺杂 PEDOT ∶ PSS 导电薄膜、酸后处理导电薄膜和醇后处理导电薄膜。峰强度越大，说明 PSS 基团越多。因此，PSS 基团去除量由大到小依次是：醇后处理导电薄膜、酸后处理导电薄膜、有机溶剂掺杂 PEDOT ∶PSS 导电薄膜和原始膜。将 PSS 基团去除量的结果与图4结果对比发现，PSS 基团去除量越高，导电薄膜方阻越小，导电性越好。

2.3.3XRD 分析

一般而言，结晶的 PEDOT ∶PSS 更利于载流子的传输，因此，具有高结晶度的 PEDOT ∶PSS 应该具有较低的方阻，较高的导电性。PEDOT ∶PSS 的 XRD 谱图存在4个特征峰，分别为2θ=3.8°、6.6°、17.7°和25.0°;其中2θ=3.8°、6.6°代表 PEDOT 和 PSS 间的片层堆积与距离 d （100）有关;而2θ=17.7°、25.0°则表示 PSS 非晶态晕与 PEDOT 主链间平面环堆积距离 d （010）有关[5]。不同 PEDOT ∶PSS 导电薄膜的 XRD 谱图如图7所示。

从图7可以看出，与大多数导电聚合物类似，原始膜是无定形态，其谱图表现为没有明显的结晶衍射峰。有机溶剂掺杂 PEDOT ∶PSS 导电薄膜的衍射峰与原始膜的衍射峰大致相同，未出现明显结晶衍射峰。而酸后处理导电薄膜和醇后处理导电薄膜出现了明显的结晶衍射峰，分别在2θ=6.0°（100）和25.0°（010）处，且相较于酸后处理导电薄膜，醇后处理导电薄膜的结晶衍射峰强度更高。由此可以看出，有机溶剂掺杂不能使 PEDOT ∶PSS 导电薄膜产生晶化，而醇/酸后处理可以使 PEDOT ∶PSS 导电薄膜产生晶化，且醇后处理的 PEDOT ∶PSS 导电薄膜的晶化程度更高。参考4种导电薄膜的方阻（见图4）发现，方阻的结果与结晶程度存在相关性，结晶度高的薄膜，方阻低，导电性好。这是因为，结晶的 PEDOT ∶PSS 可以减少体系中的能垒并产生自由的载流子跳跃，因此导电性提高。

综上所述，掺杂有机溶剂，酸/醇后处理都可以在一定程度上提高 PEDOT ∶ PSS 导电薄膜的导电性。其中，掺杂有机溶剂主要影响 PEDOT ∶PSS 的主链结构，直链醌式结构的 PEDOT ∶PSS 导电薄膜因有利于载流子传输从而具有较高的导电性;酸/醇后处理除了改变 PEDOT ∶ PSS 主链结构外，还会去除绝缘的 PSS 基团，提高 PEDOT ∶ PSS 的结晶度，从而提高导电薄膜的导电性。因此，直链的醌式结构、高结晶度、PSS 基团含量少的 PEDOT ∶ PSS 导电薄膜具有较低的方阻，较好的导电性。导电薄膜导电性的提高是 PEDOT ∶ PSS 主链结构、PSS 基团去除量（含量）和 PEDOT ∶PSS 结晶度三者共同作用的结果。

3 结论

本研究以水分散相的聚（3，4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸（ PEDOT ∶ PSS ）为主体，二甲基亚砜（ DMSO ）和异丙醇（ IPA ）的二元溶液为掺杂溶剂，采用棒涂涂布工艺在涂布纸上进行导电薄膜的制备，主要研究结论如下。

3.1通过超景深显微镜观测和方阻测定，确定最佳的制备 PEDOT ∶ PSS 导电薄膜的配方为： PEDOT ∶ PSS+5% DMSO+23% IPA （均为体积分数）。

3.2利用不同质量分数的不同酸后处理和不同醇后处理（干态和湿态） PEDOT ∶ PSS 导电薄膜发现，15%的对甲苯磺酸（ PTSA ）后处理获得的导电薄膜方阻为165Ω/□;湿膜状态下丙三醇（ GL ）后处理的导电薄膜方阻为140Ω/□，这两种薄膜基本满足电极需求。

3.3掺杂有机溶剂、酸/醇后处理，使 PEDOT 主链由原本卷曲的苯式结构转向直线型的醌式结构，而这种直线型的醌式结构更有利于载流子的迁移，因此使导电薄膜具有较高的导电性。

3.4绝缘 PSS 基团的去除量对导电薄膜导电性的提高也起到至关重要的作用，PSS 基团去除量越大，导电薄膜方阻越小，导电性越好。此外，酸/醇后处理使 PEDOT ∶PSS 出现晶化，减少体系能垒并产生自由的载流子跳跃，从而降低导电薄膜方阻，提高其导电性。

3.5PEDOT ∶ PSS 导电薄膜导电性的提高并不是单一因素的作用效果，PEDOT ∶ PSS 主链结构、结晶度和 PSS 基团去除量三者共同作用，使得 PEDOT ∶ PSS 导电薄膜导电性提高。直链、高结晶度、PSS 基团含量少的 PEDOT ∶PSS 导电薄膜具有更低的方阻，更好的导电性。

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Study on the Preparation of Paper-based Conductive Polymer Films and the Enhancement Mechanism of Their Electrical Conductivity

LIU Guodong1，2，3，* LI Jing1，3 ZHANG Meiyun1，2 LIU Yu1 LUO Ningning1

（1. College of Bioresources Chemical and Materials Engineering，National Demonstration Centerfor Experimental Light ChemistryEngineering Education，Shaanxi University of Science & Technology，Xi'an，Shaanxi Province，710021;2. Key Laboratory of Functional Printing and Transport Packaging of China National Light Industry，Shaanxi Provincial KeyLaboratory of Papermaking Technology and Specialty Paper Development，Key Laboratory of Paper based Functional Materials of China National Light Industry，Xi'an，Shaanxi Province，710021;3. Shanghai Publishing and Printing College，Shanghai，200093）

（*E-mail ：liuguodong_group@aliyun. com）

Abstract： Thebar-coated film-forming property of PEDOT ∶ PSS （as thesubstrate） doping withmixedsolvents （dimethylsulfoxide + isopropanol） was studied in this research，the influence of doping ratios of dimethyl sulfoxide to isopropanol on the film-forming performance and conductivity was explored as well. In addition，different acids （p-toluene-sulfonic acid，hydrochloric acid，propanedioic acid，and acetic acid） in various mass fractions and different alcohols （methanol，ethylene glycol，glycerol，and isopropanol） were used for post-treatment to explore their effects on the conductivity of PEDOT ∶PSS film. The mechanisms of improving the conductivity of PEDOT ∶PSS film by organic solvent doping and acid/alcohol post-treatment were discussed in terms of molecular chain structure，the removing amount of PSS group，and the degree of crystallization of PEDOT ∶ PSS. The optimum doping ratio of organic solvent and paper-based PEDOT ∶ PSS conductive film wasconfirmedandobtainedconsequently ，andmechanism forenhancingtheconductivity of the film wasdetermined ，whichprovided theoretical basis and practical supports for the use of paper-based materials in flexible electrode in the future.

Keywords ：paper-based electrode;PEDOT ∶PSS;post-treatment;conductivity;bar coating

（責任编辑：杨艳）