Na2Pc染料增强PEO/CMC基质的理化性能及其在光电器件中的应用研究

本文通过溶液浇铸法制备了聚乙烯氧化物（PEO）/羧甲基纤维素（CMC）与钠酞菁（Na2Pc）的复合薄膜，系统研究了其结构、光学及电学性能。研究发现Na2Pc的引入显著降低了材料的间接光学带隙（从3.46 eV降至2.63 eV），并将交流电导率（σAC）提升近4倍（1 kHz时达3.27×10?8 S/cm）。该研究为开发新型可生物降解光电器件材料提供了重要参考。

　　

Highlight

本研究采用溶液浇铸技术制备了含有不同重量百分比（0.0-0.4 wt%）钠酞菁（Na₂Pc）的PEO/CMC复合薄膜。通过X射线衍射（XRD）证实，纯聚合物基体呈现非晶态特征，而Na₂Pc的引入诱导了明显的结晶衍射峰。扫描电镜（SEM）显示填料添加使表面形貌从光滑均匀转变为粗糙结构，这归因于Na₂Pc颗粒的聚集现象。

Materials

实验采用东京化学工业（TCI）提供的Na₂Pc粉末（纯度>93%，分子量558.52 g·mol^?1），BDH化学公司的CMC（分子量250×10³ g·mol^?1）以及ACROS Organics的PEO（分子量40×10³ g·mol^?1）。所有材料均保持原始化学结构（如Scheme 1所示），未进行额外纯化处理。

XRD and SEM analysis

XRD图谱显示纯PEO/CMC混合物在2θ≈22°处呈现宽泛衍射晕，而Na₂Pc掺杂样品在7.3°、12.8°等位置出现尖锐衍射峰，证实填料晶体结构的保留。SEM图像揭示随着Na₂Pc含量增加，材料表面形成明显的相分离结构，这种形貌变化为电荷传输提供了更多活性位点。

Conclusion

通过溶液浇铸法制备的PEO/CMC-Na₂Pc复合薄膜表现出显著优化的性能：光学带隙降低24%，交流电导率提升近4倍（0.4 wt%负载量时）。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）证实了基质与染料间通过氢键形成的稳定相互作用，这种独特的结构-性能关系使其在柔性电子器件领域具有广阔应用前景。