一种多孔导电复合薄膜、制法及其在电化学发光器件中的应用制造技术

本发明专利技术公开一种多孔导电复合薄膜，所述多孔导电复合薄膜为在低共熔体系的水溶液中加入壳聚糖和电化学发光光团形成混合溶液，将该混合溶液在模具中成型制备得到；所述壳聚糖、低共熔体系和电化学发光光团的混合质量比为0.2：0.8：0.08～0.1；本发明专利技术方法制得的多孔导电复合薄膜采用壳聚糖作为生物分子骨架，在具有柔性的同时也具有良好的的导电性；本发明专利技术运用玻璃培养皿和烘箱鼓风快速干燥的方法，制备的薄膜具有空间多孔结构，让复合膜的导电性得以提升，同时让电化学发光团的离子迁移更加容易，才得以实现该器件的湮灭反应电化学发光；并且本发明专利技术多孔导电复合薄膜还能实现特定图案的电化学发光，适用于商业推广。适用于商业推广。适用于商业推广。

A porous conductive composite film, its preparation method and its application in electroluminescent devices

【技术实现步骤摘要】
一种多孔导电复合薄膜、制法及其在电化学发光器件中的应用


[0001]本专利技术涉及一种多孔导电复合薄膜，还涉及上述多孔导电复合薄膜的制法及其在电化学发光器件中的应用。

技术介绍

[0002]电化学发光(ECL)是反应物在电化学反应中通过一系列的电子转移反应生成了激发态的光团，再跃迁到基态并伴随之而产生的一种发光现象。根据电化学发光信号强度与分析物存在直接或者间接的线性关系，电化学发光被广泛应用于分析化学研究。电化学发光分析具有电化学仪器操作简单且易实现自动化、背景信号低、灵敏度高、精确度高、荧光显微镜空间分辨率良好等特点，为分析物的定量检测或表面形貌和性质的测定提供了便捷。电化学发光分析常用于重金属离子、药物分子、蛋白质、核酸、肿瘤标志物等物质的检测。
[0003]电化学发光不仅广泛运用于分析化学研究中，这些年还运用到智能调控柔性显示设备的研发中。而柔性器材的电化学方法显示不仅要求该种柔性材料具有较高柔性的同时，还要求其兼具优异的导电性。传统的柔性显示材料通常采用合成高分子材料和离子液体以及电化学发光物质及添加剂来制备。但离子液体和部分高分子材料的单体制备繁琐且昂贵，毒性较大且不易回收，容易对环境造成较大污染，不利于可持续发展。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术针对现有技术中存在的电化学发光柔性传感材料的昂贵性以及毒性的问题，提供一种多孔导电复合薄膜；还提供了上述多孔导电复合薄膜的制备方法及其在电化学发光器件中的应用。
[0005]技术方案：本专利技术所述的多孔导电复合薄膜，所述多孔导电复合薄膜为在低共熔体系的水溶液中加入壳聚糖和电化学发光光团形成混合溶液，将该混合溶液在模具中成型制备得到；所述壳聚糖、低共熔体系和电化学发光光团的混合质量比为0.2：0.8：0.08～0.1。
[0006]壳聚糖和低共熔体系的质量比如果低于这个比例那么膜的导电性将急剧减少，使发光层离子迁移速率太低，不产生湮灭反应电化学发光；若壳聚糖和低共熔体系的质量比太高则烘干时将无法有效成膜。
[0007]优选的，所述低共熔体系是指由乳酸和氯化胆碱形成的低共熔体系，所述乳酸和氯化胆碱的混合摩尔比为2:1。
[0008]优选的，所述电化学发光光团为六氟磷酸三联吡啶钌。
[0009]上述多孔导电复合薄膜的制备方法，具体包括如下步骤：
[0010](1)称取乳酸和氯化胆碱加入到水中，配置成低共熔体系的水溶液，加入壳聚糖在20
‑
25℃下搅拌24小时以形成无色透明澄清溶液，再加入六氟磷酸三联吡啶钌，搅拌至电化
学发光光团溶解完全，制得混合溶液；
[0011](2)将上述混合溶液倒入培养皿中，干燥至表面水分蒸发完全，从培养皿取出，制得多孔导电复合薄膜。
[0012]上述多孔导电复合薄膜用于制作电化学发光器件的应用。
[0013]其中，所述电化学发光器件由多孔导电复合薄膜和两片导电玻璃组成，所述导电玻璃为镀金透明玻璃、ITO导电玻璃或FTO导电玻璃中的一种。
[0014]优选的，所述电化学发光器件将多孔导电复合薄膜紧密贴合在导电玻璃的导电表面，再用另外一片导电玻璃的导电面压覆在复合薄膜上，贴合紧密且使两片导电玻璃长边对齐，最后用燕尾夹将导电玻璃
‑
导电复合薄膜
‑
导电玻璃沿着边缘夹紧固定。
[0015]天然高分子壳聚糖赋予薄膜一定的韧性和柔性；同时低熔融体系中的乳酸能够提供溶液酸性溶解壳聚糖，而低熔融体系中氯化胆碱的加入让复合膜具有强导电性，复合膜的多孔结构也使复合薄膜导电性得以进一步提升。从原理上分析，复合导电薄膜具有多孔性的缘由是利用烘箱对薄膜快速烘干时，模具基底对溶液的亲水程度不同，导致模具的溶液在鼓风烘箱中烘干时水分的流逝速度较慢，溶液中高分子链段的沉积较快，大量水分和低熔融体系中的乳酸充斥在高分子的内部，在烘干成膜最后阶段水分缓慢脱离模具基底，致使整体发光层无法形成致密紧凑的沉积结构。在外加恒定频率转变的正
‑
负交变电压场下，靠近导电玻璃导电面的[Ru(bpy)3]2+
分别在负电位时产生[Ru(bpy)3]+
和在正电位时产生[Ru(bpy)3]3+
，上述产物继而发生湮灭反应生成激发态[Ru(bpy)3]2+*
，激发态的发光物质不稳定，迅速回到基态的同时产生湮灭反应电化学发光，进而获得多孔导电复合薄膜的离子湮灭反应电化学发光。同理，如果将导电玻璃的导电层换成特定图案的银胶，那么激发态的[Ru(bpy)3]2+
只会产生在银胶图案层，进而实现特定图案的电化学发光。
[0016]有益效果：本专利技术方法制得的多孔导电复合薄膜采用壳聚糖作为生物分子骨架，并且掺入低共熔体系，让其在具有柔性的同时也具有良好的的导电性；本专利技术运用玻璃培养皿和烘箱鼓风快速干燥的方法，制备的薄膜具有空间多孔结构，让复合膜的导电性得以提升，同时让电化学发光团的离子迁移更加容易，才得以实现该器件的湮灭反应电化学发光；并且本专利技术多孔导电复合薄膜还能实现特定图案的电化学发光，适用于商业推广。
附图说明
[0017]图1为基于壳聚糖和低共熔体系的多孔导电复合薄膜；
[0018]图2为依据壳聚糖和不同占比的低共熔体系(DES)的多孔导电复合薄膜制作的电化学发光器件发光图像对比；
[0019]图3为实施例1制得的导电复合薄膜截断面的SEM图像；
[0020]图4为基于实施例1制得的导电复合薄膜制作的电化学发光器件的制作流程示意图；
[0021]图5为基于实施例1制得的导电复合薄膜制作的电化学发光器件电化学发光前后对比图；
[0022]图6为基于实施例1制得的导电复合薄膜制作的电化学发光器件的电化学发光检测原理图；
[0023]图7为实施例1制得的导电复合薄膜的SEM图像；
[0024]图8为对基于壳聚糖多孔导电复合薄膜制备的电化学发光器件采用计时电流法处理时的电流信号随时间变化图像；
[0025]图9为基于壳聚糖多孔导电复合薄膜制备的电化学发光器件采用计时电流法处理时，光电倍增管检测其发光强度随时间的变化图像；
[0026]图10为对基于壳聚糖多孔导电复合薄膜制备的电化学发光器件采用计时电流法处理时施加正
‑
负交变电压绝对值与电化学发光强度的关系图像；
[0027]图11为对基于壳聚糖多孔导电复合薄膜制备的电化学发光器件采用计时电流法处理时施加正
‑
负交变电压绝对值与电化学发光寿命的关系图像；
[0028]图12为对基于壳聚糖多孔导电复合薄膜制备的电化学发光器件采用计时电流法处理时施加正
‑
负交变电压的持续时间与电化学发光强度的关系图像；
[0029]图13为基于壳聚糖多孔导电复合薄膜制备的可调控式特定图案器件的电化学发光图像。
具体实施方式
[0030]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔导电复合薄膜，其特征在于：所述多孔导电复合薄膜为在低共熔体系的水溶液中加入壳聚糖和电化学发光光团形成混合溶液，将该混合溶液在模具中成型制备得到；所述壳聚糖、低共熔体系和电化学发光光团的混合质量比为0.2：0.8：0.08～0.1。2.根据权利要求1所述的多孔导电复合薄膜，其特征在于：所述低共熔体系是指由乳酸和氯化胆碱形成的低共熔体系。3.根据权利要求1所述的多孔导电复合薄膜，其特征在于，所述电化学发光光团为六氟磷酸三联吡啶钌。4.权利要求1所述的多孔导电复合薄膜的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：(1)称取乳酸和氯化胆碱加...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海东，张志成，周晗，赵广月，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：