[发明专利]一种制备聚吡咯-氧化锌纳米复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚吡咯-氧化锌纳米复合材料的制备方法，特别涉及用大阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸作电解质，通过电化学聚合形成一种聚吡咯-氧化锌纳米复合材料的方法。

背景技术

含有共轭双键的导电高分子材料聚吡咯具有相对较高的电导率、良好的环境稳定性以及易于采用化学或电化学合成等特点，被认为是最具有商业前景的导电高分子材料之一。聚吡咯的这些性能使其在电极、电池材料、生物医学、传感器、分子器件、电致变色显示、防腐蚀材料方面有着广泛的应用[Surajit K, Swapan K  D, Materials Chemistry and Physics, 2010, 124: 738；Lin X W, Xin G L, Yu L Y,  Reactive & Funct. Polym., 2001, 47: 125-139；Han M J, Chu Y, Han D X, Liu Y J,  Colloid Int. Sci., 2006, 296: 110–117]。纳米氧化锌（ZnO）是一种新型多功能无机材料，物理化学性质稳定，氧化活性高且廉价易得，是目前很多领域的研究热点，ZnO具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应等，在催化、光学、磁性、和力学等方面展现出许多特异功能，在化工、电子、光学等很多领域具有重要的作用，使其成为重要的研究对象并得到广泛应用[Zhao J et al, J. Polym. Sci. Part A-Polymer Chem., 2009, 47: 746-753；Kudol Y, Tsuchiya S, Kojima T, M Fukuyama, Yoshlmura S, Synth. Met., 1991, 1133: 41-43；Yang X T, Xu L, Nanotechnology, 2003, 14: 624–629；  Zhu J H, Wei S Y, J. Phys. Chem. C 2010, 114: 16335]。通过掺杂有机或无机化合物，导电聚吡咯的电子和光学性能可以得到改变，这样就可以得到性能优良的复合材料，由于有机-无机复合材料的特殊性能，这种材料在现代工业中起到越来越重要的作用。本发明提出一种聚吡咯-氧化锌纳米复合材料的制备方法。

目前在聚吡咯-氧化锌纳米复合材料的制备方法上主要有两种：化学氧化法和电学聚合法。Aditee J等人[Aditee J, Aswal D K, Gupta S K, Applied Physics Letters, 2009, 94: 103115] 采用化学氧化方法，将含有吡咯、过硫酸铵、ZnO纳米线和乙醇的胶状溶液混合，即制备了ZnO纳米线修饰的聚吡咯复合材料,其中ZnO以纳米线的形式存在于复合物中。Rooma D等人[Rooma D, Manish T, Pundir C S, Biosensors and Bioelectronics, 2011, 26: 3420-3426] 利用电化学方法制备了基于氧化锌纳米颗粒与聚吡咯复合薄膜的电流型黄嘌呤生物传感器。将ZnO纳米颗粒加入到含有NaClO₄和吡咯单体的溶液中，利用电化学方法在铂电极上聚合得到氧化锌纳米颗粒与聚吡咯复合薄膜，其中聚吡咯并没有以典型的菜花状薄膜形式存在。Dong U L等人[Dong U L, Debabrata P, Rola M, Chem. Mater, 2010, 22: 218-225]利用电化学沉积方法在聚吡咯薄膜上制备了纳米氧化锌。以Zn（NO₃）₂和KCl混合溶液为电解液，采用电化学方法，在聚吡咯涂层上电化学沉积得到纳米氧化锌。其中，ZnO以不同的纳米形状如（纳米柱、纳米片以及花状结构）形式附着在聚吡咯薄膜上面。Hosseini M G等人[Hosseini M G, Bagheri R, Najjar R, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 2011,121: 3159-3166]以含有纳米ZnO的草酸、十二烷基苯磺酸与吡咯单体的混合溶液为电解液，利用电化学方法制备了聚吡咯-氧化锌纳米复合材料。其中，ZnO以纳米棒的形式存在于聚吡咯薄膜中。