[发明专利]导电聚合物壳层结构的空心微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于导电聚合物材料领域，特别涉及以牺牲模板法，制备导电聚合物壳层结构的空心微球的方法。

背景技术

空心微球尤其是具有多个壳层结构的空心微球，由于具有比表面积高、质量轻、渗透能力强且可以负载催化剂或进行药物的缓释等优点，在传感、吸波、催化、锂离子电池及药物释放等领域有很好的应用前景而备受人们的关注。

在多壳层结构的空心微球的研究领域，主要是一些无机类多壳层结构的空心微球的报道，Zhang等（Angew.Chem.Int.Ed.2007,46:1489-92;Angew.Chem.2007,119:1511–1514）采用CTAB囊泡模板法制备得到了Cu₂O的多壳层结构的空心微球。Wang等（Angew.Chem.2011,50:2738-2741）采用碳球模板法制备得到了多种金属氧化物的多壳层结果的空心微球。Zhou等（Chem.Commun.2013,49:8695-8697））采用喷雾干燥的方法合成了多壳层结构的α-Fe₂O₃空心微球，但这些方法大部分涉及高温焙烧的后处理过程，或者只是选择性的适用于一些特殊的无机材料，不能广泛的适用于有机类多壳层结构的空心微球的制备。虽然在导电聚合物微球领域，有一些空心球制备的报道，YANG等(Material Chemistry of Physics,2005,92(1):164～171)利用分散聚合法制备了聚苯乙烯（PS）模板，然后在模板表面分别包覆了聚苯胺和聚吡咯，在聚苯乙烯（PS）模板溶解后，得到聚苯胺和聚吡咯中空微球。Khan和Ames等（Chem.Commun.2004,19,2154）分别在聚苯乙烯（PS）和硅颗粒上包覆聚（3,4-二氧乙基）噻吩（PEDOT），然后去除内部的硬模板，得到空心聚（3,4-二氧乙基）噻吩（PEDOT）。但这些方法只能制备单壳层即空心微球且均涉及繁琐的后处理过程，而多于一个壳层结构的导电聚合物空心微球的制备尚没有文献和专利报道。

发明内容

本发明的目的是提出一种以牺牲模板法，制备导电聚合物壳层结构的空心微球的方法。

本发明的导电聚合物壳层结构的空心微球的制备方法，是以Fe₃O₄微球为牺牲模板，通过牺牲Fe₃O₄微球牺牲模板得到导电聚合物壳层结构的空心微球。本案发明人曾在中国发明专利ZL201010243601.7中公开了一种在室温下制备Fe₃O₄/聚（3,4-二氧乙基）噻吩核壳结构的复合微球的方法。本发明的方法将反应温度提高到40℃以上，反应过程与室温下的反应比较，发生了根本的变化，由于反应温度较高，Fe₃O₄微球在反应过程中会逐渐被体系中的酸掺杂剂蚀刻，而通过反应体系条件的控制，可以使反应结束时，导电聚合物的壳层完全生成且Fe₃O₄微球被完全蚀刻干净，Fe₃O₄微球在反应中充当了牺牲模板的作用，对应Fe₃O₄微球为实心、空心、摇铃型的结构，可以分别得到单层壳、双层壳、三层壳的导电聚合物空心微球。该制备方法包括以下步骤：

a）将Fe₃O₄微球分散于含有稳定剂的水溶液中，超声（一般超声时间为5分钟左右），使Fe₃O₄微球分散均匀，然后加入酸掺杂剂并得到混合液；其中，混合液中Fe₃O₄的浓度为1×10^-3～1×10^-2mol/L，稳定剂的质量浓度为2%～8%，酸掺杂剂的浓度为0.1～0.4mol/L；

b）在搅拌条件下，将单体加入到步骤a）得到的混合液中，其中，单体在混合液中的浓度为5×10^-3～2×10^-1mol/L，在室温下继续搅拌（一般搅拌的时间为5～12小时）得到混合溶液；