四川大学卫丹/范红松AM：高性能纯PEDOT:PSS水凝胶

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图 1：半透膜诱导的相分离过程与分层结构表征

乙醇分子通过-OH与PSS的-SO ₃ H基团的 强氢键作用 ，诱导PEDOT和PSS发生相分离，并吸引PSS链段锚定于半透膜界面，形成约10 μm厚的 外层PSS富集层 ；同时，相分离后的PEDOT在透析袋内部区域富集并发生π-π堆叠，形成 PEDOT分子链交织的结晶网络 （图1）。最终， PEDOT结晶网络形成的水稳定框架和PSS富水结构共同组成了纯PEDOT:PSS水凝胶（EP）。SEM横截面图像显示出EP水凝胶具有清晰的双层边界，外层光滑致密，内层呈蜂窝状多孔结构，证实了氢键界面构建策略对PEDOT和PSS 相分布空间可控性 的调控作用。相比之下，传统乙醇掺杂的PEDOT:PSS水凝胶（EP-doing）内部则呈现杂乱、不清晰的 层间 界面。

图 2：基于DFT计算和MD模拟的氢键形成研究

DFT 模拟显示， PSSH-乙醇复合物及PSS-乙醇的结合能（-0.52 eV/-0.32 eV） 高于P SS-PEDOT的 结合能（-0.12 eV），表明乙醇对PSS的亲和力更强，可有效破坏PSS-PEDOT之间的库仑作用（图2）。而PEDOT-乙醇的结合能仅为-0.14 eV，说明乙醇与 PEDOT 结合较弱，有利于PEDOT 在透析袋内部区域富集与结晶。MD 模拟呈现了 PEDOT:PSS 在乙醇作用下的相分离过程：在初始状态（0 ps）下，PEDOT与PSS链呈 “麻花状” 紧密缠绕，π-π堆叠被PSS外壳阻隔。经乙醇处理后，PSS链向乙醇富集区域迁移，链间距扩大，且

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