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{{Infobox Polymer
| Strukturformel = [[Datei:PEDOT.png|150x150px|Strukturformel von PEDOT]]
| Polymertyp = 3
| Andere Namen = [[Kurzzeichen (Kunststoff)|Kurzzeichen]]: PEDOT
| CAS = {{CASRN|155090-83-8|Q72501336}} (PEDOT:PSS)
| Polymerart = [[Polythiophen]]
| Beschreibung = blaue Fasern (PEDOT:PSS)<ref name="Sigma">{{Sigma-Aldrich|ALDRICH|768618|Name=Poly-(3,4-ethylendioxythiophen)-poly-(styrolsulfonat)|Abruf=2023-06-17}}</ref>
| Bausteine = [[3,4-Ethylendioxythiophen]]
| Aggregat = fest
| Dichte =
| Schmelzpunkt = 300 °C (Zersetzung) (PEDOT:PSS)<ref>{{Literatur |Autor=Hyun Ju, Mihyun Kim, Jooheon Kim |Titel=Thermoelectric behavior of poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/graphene composites depending on benzenesulfonate derivatives doped in polymer chains |Sammelwerk=Journal of Materials Science: Materials in Electronics |Band=26 |Nummer=4 |Datum=2015-01-25 |Seiten=2544–2554 |DOI=10.1007/s10854-015-2721-0}}</ref>
| Glastemperatur =
| Druckfestigkeit =
| Härte =
| Schlagzähigkeit =
| Kristallinität =
| Elastizitätsmodul =
| Poissonzahl =
| Wasseraufnahme =
| Löslichkeit =
| Elektrische Leitfähigkeit =
| Bruchdehnung =
| Chemische Beständigkeit =
| Viskositätszahl =
| Wärmeformbeständigkeit =
| Wärmeleitfähigkeit =
| Thermischer Ausdehnungskoeffizient =
| Quelle GHS-Kz = <ref name="Sigma"/>
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|05}}
| GHS-Signalwort = Gefahr
| H = {{H-Sätze|318}}
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}
| P = {{P-Sätze|280|305+351+338}}
| Quelle P = <ref name="Sigma"/>
}}

'''Poly-3,4-ethylendioxythiophen''' ('''PEDOT''', manchmal ''PEDT'' oder ''PDT'') ist ein [[Elektrische Leitfähigkeit|elektrisch leitfähiges]] [[Polymer]] auf [[Thiophen]]basis. Es besteht aus 2,5-verknüpften [[3,4-Ethylendioxythiophen]]-Einheiten (EDOT). Das Polymer besitzt ein vollständig durchkonjugiertes π-System der [[Konjugierte Doppelbindung|Doppelbindungen]]. Die automatisch eintretende „[[Dotierung#Organische Halbleiter|Dotierung]]“ während der Polymerisation zu PEDOT durch einen [[Dotierung|Dotant]] ermöglicht die [[Elektrische Leitfähigkeit|Leitfähigkeit]]. Im oxidierten, leitfähigen Zustand werden die positiven Ladungen der [[Defektelektron|Löcher]] in der konjugierten Kette durch Anionen kompensiert. PEDOT ist also ein Lochleiter.

Es gibt eine Vielzahl verschiedener PEDOT-Varianten und Darstellungswege, wobei hier PEDOT:[[Polyelektrolyte|PSS]] und PEDOT:[[Tosylat|Tos]] exemplarisch aufgrund ihrer signifikanten Unterschiede angesprochen werden.

== Synthese ==
Es muss zwischen PEDOT:PSS und anderen PEDOT-Varianten (wie PEDOT:Tos, PEDOT:Cl etc.) differenziert werden, da sich diese maßgeblich in ihren Darstellungsweisen und Prozessierungsschritten unterscheiden. Bei PEDOT:PSS handelt es sich um eine einsatzfertige wässrige Suspension, wobei PEDOT:Tos bzw. PEDOT:Cl nur auf einem Substrat als unlöslicher Film gebildet werden können. Wird EDOT in Lösung mit einem Oxidationsmittel versetzt, so fällt es als blauer Feststoff aus, der nach Abtrennung und Trocknung in elektrisch leitfähige PEDOT-Pellets gepresst werden kann.

=== Synthese von PEDOT:PSS ===
PEDOT:PSS wird über die Oxidation von EDOT durch katalytische Mengen an [[Eisen(III)-sulfat]] in Wasser dargestellt. Die Reoxidation von Eisen wird durch [[Natriumpersulfat]] gegeben.<ref>{{Literatur |Autor=W. Lövenich, R. Hill |Titel=Polymer coatings containing conductive polymers |Verlag=Google Patents |Datum=2011-02 }}</ref> Zusätzlich wird der [[Polyelektrolyt]] [[Natrium-Polystyrolsulfonat]] zugegeben, der neben der Dotierung des PEDOTs auch für dessen Wasserlöslichkeit sorgt. Nachdem eine tiefblaue Dispersion entstanden ist, wird das Reaktionsgemisch mit Hilfe von [[Ionenaustauscher|Anionen- und Kationentauscherharzen]] aufgereinigt. Die wässrige PEDOT:PSS-Dispersion erreicht elektrische Leitfähigkeiten von ca. 0,1 – 2 [[Elektrische Leitfähigkeit|S/cm]]. Durch hochsiedende Lösungsmittel wie [[DMSO]] oder [[Ethylenglycol]] wird die Leitfähigkeit massiv auf bis zu 500 S/cm erhöht.<ref>{{Literatur |Autor=Tsung-Che Tsai, Hsiu-Cheng Chang, Chun-Hua Chen, Wha-Tzong Whang |Titel=Widely variable Seebeck coefficient and enhanced thermoelectric power of PEDOT:PSS films by blending thermal decomposable ammonium formate |Sammelwerk=Organic Electronics |Band=12 |Nummer=12 |Datum=2011-12 |Seiten=2159–2164 |DOI=10.1016/j.orgel.2011.09.004}}</ref> Die Leitfähigkeitserhöhung ist auf die Separation von PEDOT und PSS bei der Filmbildung zurückzuführen. PSS an sich ist ein Isolator.

=== Synthese von PEDOT:Tos und Derivaten ===
PEDOT:Tos wird durch die [[Oxidation|oxidative]] [[Polymerisation]] von EDOT mit Hilfe von Eisen(III)-tosylat hergestellt. Als Reaktionsmedium werden vorrangig unpolarere Lösungsmittel wie [[Butanol]], [[Ethanol]] oder [[Acetonitril]] verwendet. Die Mischung aus EDOT, Eisen(III)-tosylat und Lösungsmittel wird mit Hilfe geeigneter Methoden wie [[Rotationsbeschichtung]], [[Rakeln]] oder [[Ink Jetting]] auf ein Substrat aufgetragen. In der Hitze (70–100 °C) findet dann die oxidative Polymerisation statt. Die Nebenprodukte der Polymerisation werden durch Auswaschen mit Ethanol, [[Aceton]] oder Wasser aus dem Film gelöst. Es bleibt ein unlöslicher blauer Film zurück der in der Regel eine elektrische Leitfähigkeit zwischen 300 und 1400 S/cm aufweist (zum Vergleich: Quecksilber 10400 S/cm). Polymere Additive, vor allem [[Polyethylenglycol]]e, führen zu solch hohen elektrischen Leitfähigkeiten.<ref>{{Literatur |Autor=Olga Bubnova, Zia Ullah Khan, Abdellah Malti, Slawomir Braun, Mats Fahlman, Magnus Berggren, Xavier Crispin |Titel=Optimization of the thermoelectric figure of merit in the conducting polymer poly(3,4-ethylenedioxythiophene) |Sammelwerk=Nature Materials |Band=10 |Nummer=6 |Datum=2011-06 |Seiten=429–433 |DOI=10.1038/nmat3012}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Elise M. Stewart, Manrico Fabretto, Mischa Mueller, Paul J. Molino, Hans J. Griesser, Robert D. Short, Gordon G. Wallace |Titel=Cell attachment and proliferation on high conductivity PEDOT–glycol composites produced by vapour phase polymerisation |Sammelwerk=Biomaterials Science |Band=1 |Nummer=4 |Datum=2013-03-05 |Seiten=368–378 |DOI=10.1039/C2BM00143H}}</ref> Das Gegenion des Eisen(III)-salzes bestimmt hierbei das dotierende Anion, meist wird Tosylat gewählt, da es zu sehr hohen Leitfähigkeiten führt.

Bei der chemischen Präparation fällt es als unlöslicher, blauer Niederschlag aus. Ein geeignetes Oxidationsmittel ist [[Eisen(III)-chlorid]] (FeCl3). Wasser, [[Methanol]], [[Ethanol]], [[Acetonitril]] und andere polare Lösungsmittel können für die Synthese verwendet werden.<ref name="Machida">{{Literatur |Autor=S. Machida, S. Miyata, A. Techagumpuch |Titel=Chemical synthesis of highly electrically conductive polypyrrole |Sammelwerk=Synthetic Metals |Band=31 |Nummer=3 |Datum=1989 |Seiten=311–318 |DOI=10.1016/0379-6779(89)90798-4}}</ref> Bei der elektrochemischen Polymerisation von PEDOT scheidet es sich als blaue, elektrisch leitfähige Schicht auf der [[Anode]] ab.
Um ''n'' [[Thiophen]]einheiten zu verketten, werden idealerweise 2''n'' − 2 Elektronen entzogen. Das PEDOT wird während der Polymerisation wegen seines im Vergleich zum EDOT niedrigeren Oxidationspotentials ebenfalls oxidiert. Der [[Oxidationsgrad]] liegt in der Regel zwischen 0,25 und 0,4. Folglich trägt jede dritte bis vierte [[Monomer]]einheit in der Polymerkette eine positive Ladung.<ref name="Heinze">{{Literatur |Autor=Jürgen Heinze |Hrsg=[[Eberhard Steckhan]] |Titel=Electronically conducting polymers |Sammelwerk=Electrochemistry IV. Topics in Current Chemistry. 152 |Verlag=Springer |Ort=Berlin/Heidelberg |Datum=1990 |ISBN=3-540-51461-9 |Seiten=1–47 |DOI=10.1007/BFb0034363}}</ref> Zur Ladungskompensation werden deshalb während der Polymerbildung Anionen des [[Leitsalz]]es eingebaut. Das verwendete Gegenion bestimmt maßgeblich die Anordnung des entstehenden PEDOTs zueinander und somit auch die Polymereigenschaften.

== Reaktionsmechanismus ==
EDOT wird im ersten Reaktionsschritt zum [[Radikale (Chemie)|Radikal]][[kation]] oxidiert, das ein wesentliches Intermediat der oxidativen Polymerisation ist. Zwei Radikalkationen rekombinieren zum [[dimer]]en [[Kation|Dikation]]. Möglicherweise werden bereits während dieser Dimerisierung simultan zwei Protonen abgespalten.<ref name="Lowen">{{Literatur |Autor=Stephen V. Lowen, John D. Van Dyke |Titel=Mechanistic studies of the electrochemical polymerization of pyrrole: Deuterium isotope effects and radical trapping studies |Sammelwerk=Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry |Band=28 |Nummer=3 |Datum=1990 |Seiten=451–464 |DOI=10.1002/pola.1990.080280301}}</ref> Da das Oxidationspotential des nun gebildeten Dimers unter dem des Monomers liegt, wird es bevorzugt zum Radikalkation oxidiert. Durch äquivalente Polymerisationsschritte entsteht schließlich PEDOT, welches nicht als neutrales PEDOT anfällt, sondern durch überschüssiges Oxidationsmittel rasch dotiert wird.

[[Datei:PolyPEDOT.svg|rahmenlos|hochkant=3|zentriert]]

== Anwendung ==
PEDOT wird in der Elektrotechnik für die Herstellung von [[Polymer-Aluminium-Elektrolytkondensator|Polymer-Aluminium-]] und [[Tantal-Elektrolytkondensator|Polymer-Tantal-Elektrolytkondensatoren]], in der Sensortechnik, [[Solarzellen]]technik und [[Mikrobiologie]] verwendet.<ref>St. Kirchmeyer, D. Gaiser, H. C. Starck GmbH & Co KG: [https://www.kunststoffe.de/kunststoffe-zeitschrift/archiv/artikel/elektronische-bauelemente-extrem-flach-und-flexibel-543066.html Elektronische Bauelemente: Extrem flach und flexibel]</ref>
Die Möglichkeit, leitfähige Fasern zu gewinnen, hat zur Entwicklung leitfähiger Textilien für tragbare Elektronik geführt. Zu den Anwendungen für elektronische Textilien (E-Textilien) gehören tragbare Energiegewinnungsgeräte, Transistoren, Speichergeräte, chemische Sensoren und Displays.
Großtechnisch wird PEDOT als Elektrodenmaterial in Kondensatoren verwendet.<ref>{{Literatur |Autor=Andreas Elschner, Stephan Kirchmeyer, Wilfried Lovenich, Udo Merker, Knud Reuter |Titel=PEDOT: Principles and Applications of an Intrinsically Conductive Polymer |Verlag=CRC Press |Datum=2010-11-02 |ISBN=978-1-4200-6912-9}}</ref>

== Elektrochromie ==
In dünnen Schichten wird PEDOT als [[Elektrochromie|elektrochromes]] Material verwendet. Dabei ist das Polymer im oxidierten Zustand leicht himmelblau und nahezu durchsichtig. Im reduzierten Zustand wird die Absorption vor allem im Wellenlängenbereich zwischen 550 und 650 nm erhöht und PEDOT wird dunkelblau.<ref name="Anna Maier">{{Literatur |Autor=Anna Maier |Titel=Funktionelle Koordinationspolymerfilme aus Polyiminoarylenen mit Terpyridin … |Verlag=disserta Verlag |Datum=2011 |ISBN=3-942109-48-4 |Seiten=10 |Online={{Google Buch | BuchID = 2n3gDiO3NikC | Seite = 10 }}}}</ref>

== PEDOT in der Thermoelektrik ==
Seit 2008 gibt es ein gesteigertes Interesse an PEDOT in der [[Thermoelektrik]] als organisches Alternativmaterial zum anorganischen [[Bismuttellurid]].<ref>{{Literatur |Autor=Prospero J. Taroni, Itziar Hoces, Natalie Stingelin, Martin Heeney, Emiliano Bilotti |Titel=Thermoelectric Materials: A Brief Historical Survey from Metal Junctions and Inorganic Semiconductors to Organic Polymers |Sammelwerk=Israel Journal of Chemistry |Band=54 |Nummer=5–6 |Datum=2014-06-01 |Seiten=534–552 |DOI=10.1002/ijch.201400037}}</ref> Es wurden schon Effizienzen erreicht, die denen von herkömmlichen Thermoelektrika nahe kommen. Jedoch konnten diese Bestwerte nur unter optimalen Laborbedingungen erzielt werden, was PEDOT bisher die wirtschaftliche Anwendung verwehrt.<ref>{{Literatur |Autor=Olga Bubnova, Zia Ullah, Abdellah Malti, Slawomir Braun, Mats Fahlman, Magnus Berggren, Xavier Crispin |Titel=Optimization of the thermoelectric figure of merit in the conducting polymer poly(3,4-ethylenedioxythiophene) |Sammelwerk=Nature Materials |Band=10 |Nummer=6 |Datum=2011-06 |Seiten=429–433 |DOI=10.1038/nmat3012}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Teahoon Park, Chihyun Park, Byeonggwan Kim, Haejin Shin, Eunkyoung Kim |Titel=Flexible PEDOT electrodes with large thermoelectric power factors to generate electricity by the touch of fingertips |Sammelwerk=Energy & Environmental Science |Band=6 |Nummer=3 |Datum=2013-02-20 |Seiten=788–792 |DOI=10.1039/C3EE23729J}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=G.-H. Kim, L. Shao, K. Zhang, K. P. Pipe |Titel=Engineered doping of organic semiconductors for enhanced thermoelectric efficiency |Sammelwerk=Nature Materials |Band=12 |Nummer=8 |Datum=2013-08 |Seiten=719–723 |DOI=10.1038/nmat3635}}</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

{{SORTIERUNG:Polyethylendioxythiophen34}}
[[Kategorie:Polymer]]
[[Kategorie:Thiophen]]
[[Kategorie:Dioxan]]
[[Kategorie:Cyclischer Ether]]
[[Kategorie:Organischer Halbleiter]]

Poly-3,4-ethylendioxythiophen - Versionsgeschichte

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