Metallic behaviour of acid doped highly conductive polymers

Autor: Jérôme Faure-Vincent, Jean-Pierre Simonato, Alexandre Carella, Nicolas Massonnet, Arnaud de Geyer
Přispěvatelé: Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service Général des Rayons X (SGX ), Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Laboratoire d'Electronique Moléculaire Organique et Hybride (LEMOH), SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2015
Předmět:
Zdroj: Chemical Science
Chemical Science, The Royal Society of Chemistry, 2015, 6 (1), pp.412-417. ⟨10.1039/c4sc02463j⟩
Chemical Science, 2015, 6 (1), pp.412-417. ⟨10.1039/c4sc02463j⟩
ISSN: 2041-6520
2041-6539
DOI: 10.1039/c4sc02463j⟩
Popis: Polymerizing PEDOT with poorly coordinating counter-ions facilitates their substitution by acids. The resulting materials display a high electrical conductivity and true metallic behaviour.
Conductive polymers such as poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) are used in a wide range of applications as transparent electrodes, hole injecting layers or thermoelectric materials for room-temperature applications. However, progress is needed to enhance the electrical conductivities of the materials and to provide understanding about their structure–transport relationships. This work presents the synthesis of highly conductive PEDOT-based polymers using iron(iii) trifluoromethanesulfonate as oxidant for the first time. The metallic behaviour of the polymer is revealed by conductivity monitoring from 3 to 300 K. The electrical conductivity is further improved (to 2273 S cm–1) using acids, leading to a positive temperature coefficient of resistivity at an unprecedented 45.5% oxidation state. X-ray photoemission spectroscopy (XPS) and time of flight-secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) analyses demonstrate a complete replacement of the trifluoromethanesulfonate anions by hydrogen sulphate counter ions. This substitution results in an increased concentration of charge carriers (measured in organic electrochemical transistors) along with an enhancement of the mean size of crystalline domains, highlighted by small and wide angle X-ray scattering (SAXS/WAXS), which explains the 80% increase of electrical conductivity.
Databáze: OpenAIRE
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