[发明专利]一种用纳米反应器合成微孔导电高分子材料的方法

说明书

本发明涉及的是一种用纳米反应器合成微孔导电高分子材料的方法，这种用纳米反应器合成微孔导电高分子材料的方法首先先合成有机无机杂化的纳米反应器；并且利用扫描电子显微镜对其微观形貌进行表征，同时也用X‑射线衍射仪对其结构进行表征；其次本发明再用该纳米反应器作为模板,在其内部通过电化学方法合成具有规则孔结构的三维结构的聚噻吩，具有可逆的氧化还原循环伏安性质，导电率为0.1S/cm，为微孔导电高分子材料。本发明首次利用纳米反应器作为模板来合成具有微孔结构的导电高分子材料，从而得到了新型的具有微孔结构的聚噻吩。

技术领域

本发明涉及具有微孔结构的导电高分子材料的合成技术领域，具体涉及一种用纳米反应器合成微孔导电高分子材料的方法。

背景技术

在过去的几年，世界各地的研究小组有意识地加大力度设计和开发新材料，制备尺寸范围从几纳米到几百纳米的具有特定的功能的多孔有机框架（POFs），包括共价有机框架（COFs），金属有机框架（MOFs材料）和微孔共轭聚合物（CMPs）。近日，具有独特的电子和光电性能的多孔有机框架已经引起了科学家极大的兴趣。由于有机类导电多孔材料在光伏应用中的巨大潜力，人们已经对这类材料的研究投入了越来越多的精力。这类材料在超级电容器，电池，微电子，传感器等方面都有广泛的应用。常规的导电聚合物如聚苯胺，聚苯撑，聚噻吩得到了很好的发展，但它们是一维（1D）具有极低的表面区域的线性主链的聚合物。二维（2D）基于共轭有机配体的多孔聚合物也已经相继被合成出来，例如电活性有机框架（EOFs），CMPs以及COFs等等，这些材料虽然都显示出氧化还原，掺杂或光诱导的电性能，但其电导率非常低，这可能来自于p-系统的低效堆叠。如果将线性主链的导电聚合物合成三维（3D）的结构，这样就会得到兼具高孔隙率和高导电性的导电材料。

金属有机骨架（MOFs ，这是由多齿有机配体和金属离子或金属簇配位而成的，通过配位键（也称为次级结构单元（SBU）建成），代表了一类新型多孔材料具有可调的孔径，结构的多样性和可设计的功能。 MOFs膜材料已被广泛地研究，作为在气体储存，气体分离，碳捕获，催化，传感等方面有广泛应用的一类新的功能材料，然而总结所有关于MOFs材料的用途的文献我们发现，这些文献大部分都是在报道MOFs材料在气体液体分离，气体吸附和储存和光学等方面的应用，关于电化学上的应用还是寥寥无几。

发明内容

本发明的目的是提供一种用纳米反应器合成微孔导电高分子材料的方法，这种用纳米反应器合成微孔导电高分子材料的方法用有机无机杂化的膜材料作为纳米反应器来合成聚噻吩，该聚噻吩材料与以往的聚噻吩材料有很大的区别，其具有规则的微孔结构，同时兼具导电性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种用纳米反应器合成微孔导电高分子材料的方法包括如下步骤：

步骤一：有机无机杂化的纳米反应器的合成：

（1）、载体铂片的预处理：载体铂片用500目的砂纸打磨干净后用体积浓度为20%-50%的盐酸溶液腐蚀20-30秒，从盐酸溶液中拿出后用乙醇超声清洗3次，每次30分钟，最后用去离子水超声清洗3次，每次30分钟，室温晾干备用；载体铂片的长度3-5cm，宽1-1.5cm，厚度为0.5-2mm；

（2）、载体铂片用MIL-68晶种修饰：将晶种溶于水配成乳浊液，将形成的乳浊液刷在载体铂片的两面，涂晶种次数至少为一次，直到载体铂片所需区域被涂抹均匀，载体铂片要留出0.5-1cm未涂区域为后来做电极使用；将晶种修饰好的载体铂片放在45-80度烘箱中烘干过夜，得到经过晶种修饰的载体铂片基底；用于溶解MIL-68晶种的溶液为DMF或氯仿或丙酮；