[发明专利]葫芦[7]脲苯胺纳米超分子导电聚合物及其制备方法与用途

说明书

【技术领域】

本发明属于纳米超分子材料技术领域，涉及葫芦[7]脲苯胺纳米超分子导电聚合物及其制备方法。该发明通过葫芦[7]脲与苯胺的混合物在水相中制得了水溶性的葫芦[7]脲苯胺纳米超分子导电聚合物。该化合物可以作为具有绝缘层的纳米级分子导线，在纳米材料技术领域具有广阔的应用前景。

【背景技术】

电的发现与使用使人类社会进入了全新的时代。作为电能的载体，电线在人们的生活中随处可见的产品。为减少电能在传递过程中的损失，人们将导电的铜丝包裹上一层绝缘外壳成为日常使用的绝缘导线。早在20世纪40年代，多烯烃结构聚合物可以产生类似金属导线一般的性质已经被科学家们普遍相信。到60年代，氮化硫聚合物导电性的发现使分子导线的研究受到了更为广泛的关注。现今，许多具有导电性质的高分子被陆续发掘出来，用来作为光电二极管，晶体管，以及光电池和传感器。高电导率的聚合物被称为“分子电线”。这种分子水平的导线并不是肉眼可见的，宏观上的样品可以认为是大量分子导线的聚集体。因此，为了避免这些导线间的接触带来的电能损失，在分子导线外包裹上绝缘层就显得比较重要。超分子配合物的发现给分子导线的绝缘化带来了契机。随着超分子化学的发展，越来越多的大环主体化合物被用于包裹到链状的分子导线上，大环受体与长链给体间通过疏水相互作用，静电作用等弱相互作用力形成轮烷，聚轮烷，假聚轮烷等形式的超分子配合物。

葫芦脲是由脲苷和甲醛在酸催化下聚合得到的一类大环化合物。早在1905年，该类化合物就已经见文献报道，但直到上世纪80年代，科学家们得到了它们的晶体结构，其化学性质和结构才为人所知。类似南瓜形状具有刚性的结构和疏水的空腔，可以键合一些带有正电荷的分子和离子，形成稳定的包结配合物。最常见的葫芦脲包括拥有5，6，7，8个脲苷单元的主体。其中，拥有7个脲苷单元的葫芦[7]脲因为自身结构的特点，是它们当中唯一具有一定水溶性的化合物，其空腔大小与天然β-环糊精类似。

关于葫芦脲包裹的绝缘分子导线至今未见有文献报道，但是基于其它类型的主体的分子导线已有相关报道。Anderson等报道了一系列基于另一类大环主体环糊精的分子绝缘线。但是，随着研究的深入，葫芦脲对于许多客体分子的所表现出来的包结能力越来越被人们所认知，这也为基于葫芦脲的分子绝缘导线的开发提供了可能。

【发明内容】

本发明的目的旨在提供一种葫芦[7]脲苯胺纳米超分子导电聚合物及其制备方法与用途。本发明由葫芦[7]脲苯胺入手，在酸性水溶液中直接聚合得到了葫芦[7]脲苯胺纳米超分子导电聚合物，克服了以往分子导线制备技术中对于溶剂和pH值的严格限制，可以非常方便地制备一种新的导电材料。

本发明公开了一种葫芦[7]脲苯胺纳米超分子导电聚合物，其特征在于由葫芦[7]脲与苯胺构成的包合物在酸性水溶液中聚合得到，它的结构通式为：

所述聚合物在分散剂为纯水的条件下，其形貌尺度为纳米级，呈一维线状的聚集状态。

本发明还公开了葫芦[7]脲苯胺纳米超分子导电聚合物的制备方法，其特征在于：由所述的葫芦[7]脲与苯胺的包合物，在酸性水溶液中得到，其合成步骤包括：

(1)将苯胺和葫芦[7]脲分别溶于相同的0.5-3.0M酸性水溶液中，再将二酸性水溶液混合，苯胺与葫芦[7]脲的物质的量之比为1∶0.5-2.0；

(2)将上述混合溶液室温下搅拌5-10小时；

(3)搅拌下在混合体系中加入氧化剂水溶液，所加氧化剂与所加苯胺的物质的量之比在1∶0.25-1.0之间；

(4)如(3)所述的混合体系在室温下搅拌15-24小时，然后将体系中析出的墨绿色沉淀收集，用蒸馏水洗涤数次，真空干燥得到墨绿色粉末状固体聚合物。

本发明的葫芦[7]脲苯胺纳米超分子导电聚合物，在纳米超分子材料技术领域可作为具有绝缘层的纳米级分子导线应用。

本发明的有益效果：葫芦[7]脲苯胺纳米超分子导电聚合物可以直接由葫芦[7]脲苯胺包合物在酸性水溶液中直接聚合得到，合成方法简便易行，在纳米超分子材料技术领域具有广阔的应用前景。其制备方法克服了现有分子导线制备技术中对于溶剂和pH值的严格限制，利用主客体的包结配合作用，非常方便地制备了一种具有绝缘层的纳米超分子导电聚合物。