[发明专利]一种在高碱性溶液中具有电活性的苯胺-邻甲苯胺共聚物及其电化学制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种共聚物及其制备方法，尤其涉及一种在高碱性溶液中具有电活性的聚苯胺衍生物及其电化学制备方法。

背景技术

离子液体作为溶剂被广泛应用在化学合成过程和催化反应，是在绿色化学的框架下发展起来的新型介质与软功能材料。作为一种环境友好的溶剂和催化体系而备受瞩目，自报道酸性离子液体作为酯化。反应催化剂以来，离子液体得到了广泛而深入的研究。离子液体具有超低蒸气压、良好的溶解能力、宽电化学稳定窗口的优点，而且离子液体是可设计式溶剂、具有较好的热稳定性和化学稳定性，易于与其他物质分离，可循环利用、制备简单。

导电聚合物是一种具有独特导电机理、变色性等特性的新材料，在化学修饰电极、蓄电池、电致变色装置、发光二极管和固定酶等方面具有广阔的应用前景。在众多的导电聚合物中，聚苯胺因其具有良好的抗氧化性和稳定性，且拥有独特的掺杂行为和良好的电化学可逆性，同时原料易得、合成方法简单，被认为是最具应用价值的导电聚合物之一。在导电聚合物的研究中，电化学方法是合成和研究聚苯胺膜最常用的方法。

电化学聚合是指应用电化学方法在阴极上或阳极上进行的聚合反应，其过程中包含电化学步骤。电化学聚合中常用的电解池通常为双电极体系，也可以为二电极体系。目前己有电化学合成聚芳烃、聚吡咯、聚苯胺和聚噻吩方面的有关报道。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种在高碱性溶液中具有电化学活性的苯胺-邻甲苯胺共聚物；本发明的第二目是提供该苯胺-邻甲苯胺共聚物的电化学制备方法。

发明内容：本发明所述共聚物的制备方法，包括如下步骤：由两裸铂片电极和一饱和甘汞电极组成的三电极体系的电解池内，利用循环伏安法电解苯胺、邻甲苯胺、硫酸以及离子液体1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯的混合溶液，获得的电解产物经洗涤、干燥后得到苯胺-邻甲苯胺共聚物。

其中，所述苯胺的浓度为0.10-0.70mol·dm^-3，邻甲苯胺的浓度为0.03-0.30mol·dm^-3，硫酸的浓度为0.30-2.50mol·dm^-3，离子液体1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯的浓度为0.8-1.50mol·dm^-3。

利用所述循环伏安法进行电解时，扫描电位为-0.20-1.20V，扫描速率为50-120mV/s，电位扫描圈数为5-50圈。

所述电解产物用pH为1.0-2.0盐酸水溶液洗涤后，在50-100℃条件下真空干燥，即得到苯胺-邻苯二胺共聚物。进一步地，电解产物在60-80℃条件下真空干燥。同时，在电解产物用盐酸水溶液洗涤前，可以先用0.01-0.75mol·dm^-3硫酸溶液洗涤。

本发明所述在高碱性溶液中具有电活性的苯胺-邻苯二胺共聚物，是采用上述方法制备而成的。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明方法在离子液体中利用单体苯胺和邻甲苯胺合成共聚物，该共聚物在高碱性溶液较宽的应用电位范围(-0.40-1.20V)内能保持良好的电化学活性，并且具有较高的电导率；同时，本发明方法简单易行，便于生产中的实际操作，合成的共聚物有望应用于二次电池、电化学传感器、生物传感器、微生物燃料电池以及金属防腐等领域。

附图说明

图1为电解0.60mol·dm^-3苯胺、2.00mol·dm^-3硫酸、0.15mol·dm^-3邻甲苯胺和1.2mol·dm^-31-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯混合溶液的循环伏安图，扫描速率为100mV·s^-1，曲线上的数字代表扫描周期数；

图2为图1合成的共聚物扫描电镜图；

图3a、3b、3c分别为图1合成的共聚物在不同pH的0.30mol·dm^-3硫酸钠溶液循环伏安曲线图，扫描速率为100mV·s^-1，曲线上的数字代表pH值。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1：苯胺-邻甲苯胺共聚物的制备

A原料：

苯胺、硫酸、邻甲苯胺、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯。其中，苯胺在聚合前，通过减压进行蒸馏，保存备用。

B电解液的配置：