[发明专利]一种掺杂态聚苯胺/聚多巴胺/碳纳米管复合导电中空微球及其制备与应用

权利要求书

1.一种掺杂态聚苯胺/聚多巴胺/碳纳米管复合导电中空微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将聚苯乙烯微球分散在水中，加入引发剂与质子酸，分散均匀后，加入苯胺单体，搅拌下聚合反应6～12小时，纯化，得到聚苯乙烯/聚苯胺微球；

（2）将聚苯乙烯/聚苯胺微球加入水中得到分散液，将该分散液加入到含多巴胺的Tris-HCl缓冲溶液中，超声分散后，搅拌及室温下反应6～12小时，加入碳纳米管并在室温下继续反应6～12小时，纯化，得到以聚多巴胺为中间层的聚苯乙烯/聚苯胺/ 碳纳米管微球；

（3）将以聚多巴胺为中间层的聚苯乙烯/聚苯胺/碳纳米管微球分散在极性溶剂中，离心，洗涤，干燥，得到以聚多巴胺为中间层的聚苯胺/碳纳米管复合导电中空微球；

步骤（1）所述苯胺单体与引发剂的摩尔比为1：1～1.5；所述聚合反应温度为0～25℃；

步骤（1）所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰、二氧化锰和过氧化氢中的至少一种；所述质子酸为HCl、HNO₃和H₂SO₄中的至少一种；

步骤（3）所述极性溶剂为四氢呋喃、甲苯、丙酮、二氯甲烷和氯仿中的至少一种。

2.根据权利要求1所述一种掺杂态聚苯胺/聚多巴胺/碳纳米管复合导电中空微球的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述聚苯乙烯微球与苯胺单体的质量比为1：1；质子酸中的H⁺与苯胺单体的摩尔比超过4：1。

3.根据权利要求1或2所述一种掺杂态聚苯胺/聚多巴胺/碳纳米管复合导电中空微球的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述质子酸中的H⁺的浓度为0.5～2mol/L；所述聚苯乙烯/聚苯胺微球、多巴胺和碳纳米管的质量比为（4～6）：（1～2）：（3～5）。

4.根据权利要求3所述一种掺杂态聚苯胺/聚多巴胺/碳纳米管复合导电中空微球的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述聚苯乙烯微球的直径为0.6～1.0μm；所述聚苯乙烯微球在水中的质量浓度为10～20g/L；

步骤（2）所述聚苯乙烯/聚苯胺微球在水中的浓度为15～30mg/ml；所述含多巴胺的Tris-HCl缓冲溶液中的多巴胺的浓度为6～10mg·ml^-1；所述碳纳米管在反应体系中的质量浓度为6.5～12 mg·ml^-1；

步骤（3）所述以聚多巴胺为中间层的聚苯乙烯/聚苯胺/碳纳米管微球在极性溶剂中的质量浓度为50 mg·ml^-1。

5.根据权利要求3所述一种掺杂态聚苯胺/聚多巴胺/碳纳米管复合导电中空微球的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述分散的方法均为超声或搅拌分散，超声时间为30～60min，搅拌转速为300～500r/min；

步骤（2）所述Tris-HCl缓冲溶液的pH值为8.0~9.0；所述碳纳米管的内径3～5nm，外径8～15nm，长度0.5～2μm。

6.根据权利要求3所述一种掺杂态聚苯胺/聚多巴胺/碳纳米管复合导电中空微球的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述纯化的方法为：将产物依次用去离子水和乙醇洗涤3～5次，然后在45～65℃真空干燥12～24小时；

步骤（2）所述纯化的方法为：用去离子水和无水乙醇依次洗涤3～5次；

步骤（3）所述离心转速为8000～10000r/min，所述洗涤为用去离子水洗涤3～5次，所述干燥的条件为真空40～65℃干燥至恒重。

7.权利要求1~6任一项所述方法制得的一种掺杂态聚苯胺/聚多巴胺/碳纳米管复合导电中空微球。

8.权利要求7所述一种掺杂态聚苯胺/聚多巴胺/碳纳米管复合导电中空微球在导电材料、超级电容器和电磁屏蔽领域中的应用。