[发明专利]纳米结构苯胺-吡咯共聚物微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能高分子纳米材料的制备技术领域，更具体涉及一种纳米结构苯胺-吡咯 共聚物微球的制备方法。

背景技术

导电聚合物如聚苯胺、聚吡咯及其衍生物具有大p键共轭电子主链结构中和独特的电、 磁、光学、电化学特性，这些特性将赋予它们显著的电导、光导、分离性、吸附性等多种功 能。纳-微米结构(如纳米纤维、纳米管、纳米线和纳-微米球等)聚苯胺、聚吡咯由于同时 具有低维材料和有机导体的优点，可望用作太阳能电池、新型充电电池电极、超级电容器材 料、传感器、金属防腐涂层、污染废水中有害重金属离子吸附剂、防静电材料等，因而日益 受到国内外新材料研究者的广泛关注。最近，导电聚合物的微-纳米结构(纳米纤维、纳米 管和微球)的构筑成为纳米科学和技术的前沿课题。目前用于制备纳米结构导电聚合物的方 法主要有模板法(Zhou，C.-Q.；Han，J.；Song，G.-P.；Guo，R.J.Polym.Sci.Part A 2008，46，3563.Martin，C.R.Science 1999，266，1961.)、微乳液聚合法(Jang，J.； Oh，J.H.；Stucky，G.D.Angew.Chem.Int.Ed.2002，41，4016.)、功能质子酸和表 面活性剂辅助法(Huang，K.；Meng，X.-H.；Wan，M.-X.J.App.Polym.Sci.2006，100， 3050.Zhang，X.-T.；Zhang，J.；Song，W.-H.；Liu，Z.-F.J.Phys.Chem.B 2006， 110，1158.)、电化学聚合法(Moreno，J.S.；Panero，S.；Scrosati，B. Electrochimica Acta 2008，53，2154.Ghanbari，Kh.；Mousavi，M.F.；Shamsipur，M. Electrochimica Acta 2006，52：1514.)等。但这些方法各具优缺点，模板法中模板的制 备和去除的工艺过程繁杂，往往需要用一些强酸、强碱或有机溶剂除去模板，这不仅增加了 工艺流程，而且容易破坏模板内的导电聚合物的纳米结构。另外，聚合单体与模板的相容性 也影响着导电聚合物纳米结构的形貌。微乳液聚合法、表面活性剂辅助法体系中表面活性剂 的引入使得聚合物产率低。因此，尽管这些微-纳米结构导电聚合物的制备方法各有特色， 但普遍存在“工艺复杂、成本高、收率低、微-纳米结构可控性差、环境污染”等一系列问 题，这已经成为制约导电聚合物应用发展的一个瓶颈。因此，目前国内外科学家正在积极探 索新的制备方法，使微-纳米结构导电聚合物的制备朝着“合成简单化、形貌多样性、尺寸 可调控、性能独到优异，可量化生产、无污染”方向发展。

特别是为了获得聚合物的电性能，聚合反应通常是在酸性条件下进行。但部分研究者发 现，通过控制聚合反应液的pH值，可以制备纳米管、空心微球、实心微球及粒子等结构新颖 的聚苯胺形貌(S.Armes，M.Aldissi，Polymer，1991，32，2043.Everaldo C.Venancio， Pen-Cheng Wang，A.G.MacDiarmid.Synth.Met.，2006，156：357.Wang Xing，Na Liu，Xue Yan，Wanjin Zhang，Yen Wei.Chem.Lett.2005，34(1)：42.Chuanqiang Zhou，Jie Han，Genping Song，Rong Guo，Eur.Polym.J.，2008，44：2850.Jie Han，Genping Song， and Rong Guo，Adv.Mater.2006，18：3140.闫雪，刘娜，金娥，王兴，张万金.碱性条 件下聚苯胺形貌的调控.高等学校化学学报，2001，28(2)：391-193.)。由此可见，pH值 对聚苯胺形貌的形成有重要的调控作用。而我们课题组对中性、碱性条件下吡咯的均聚合研 究表明(吕秋丰，翁志勇.聚吡咯纳米颗粒的静态法合成及表征.高分子学报，2009.6， 513-519)，所制备聚吡咯均为纳米颗粒，也就是说聚吡咯的形貌不受聚合反应体系pH的影响 。但是，反应介质的pH值对苯胺-吡咯共聚物形貌的影响如何呢？到目前为止，有关pH值对 苯胺、苯胺衍生物与吡咯共聚物形貌的影响的研究未见报道。

发明内容