[發明專利]具有形貌遺傳的納米聚苯胺材料及其電化學制備方法

無效

• 申請號: 200810020825.4
• 申請日: 2008-08-04
• 公開（公告）號: CN101492536A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 郝青麗;汪信;周倩;嚴貞貞;楊緒杰;陸路德;劉孝恒
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C08G73/02
• 分類號: C08G73/02;C25B3/00;H01B1/12
• 代理公司: 南京理工大學專利中心
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于導電高分子材料技術，特別是一種具有形貌遺傳的納米聚苯胺材料的電化學制備方法。?

背景技術

聚苯胺等導電高分子由于具有優異的電性能和電化學性能，特別還具有化學性質穩定和環境友好等優勢，是一類備受關注的導電高分子材料，它在超級電容器、化學電源、抗靜電、電致變色、電磁屏蔽和生物與化學傳感器等方面具有廣闊的應用前景。?

最近幾年，隨著納米科學和技術在各領域的深入發展，納米結構的導電高分子如聚苯胺已經引起了研究者的極大興趣。它具有本體導電聚苯胺的化學物理特性；又具有納米材料的獨特結構，在傳感器、光電子器件、分子電路、分子記憶設備、修飾電極、先進復合材料、能源乃至生命科學和藥物控制釋放等諸多領域具有很好的應用前景。?

盡管納米結構PANI具有很大的比表面積和較好的氣敏性，但是至今它并沒有在化學傳感器上得到實際應用，對它的研究還只處在基礎研究階段。?

目前，納米結構導電聚苯胺的合成有模板法和無模板法(如界面聚合、自組裝、電紡等)。模板法雖然是國內外常用和有效的合成納米結構有機導電高分子的主要方法，但是，這些方法存在制備步驟復雜，成本高，或模板除去困難等不足；在修飾電極和傳感器應用方面，這些方法制得的聚合物在電極表面的沉積步驟比較復雜，并且膜厚度和形貌的控制有一定的難度，導致工業化批量生產難以實現。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種簡易、價廉的合成形貌可控且具有形貌遺傳特性的納米聚苯胺導電材料及其電化學方法，即該方法采用任意一種電化學方法，控制測試參數，在工作電極上合成一種酸摻雜的納米聚苯胺，接著將該納米聚苯胺修飾電極浸在另一種酸溶液中，通過循環伏安掃描的電化學方法進行摻雜離子的摻雜和脫摻雜過程，即可得到另一種酸摻雜的聚苯胺材料，且形貌維持不變。?

實現本發明目的的技術解決方案為：一種具有形貌遺傳能力的納米聚苯胺材料，通過以下電化學方法制備而得：第一步，將苯胺和摻雜酸I加到水中，攪拌形成均勻透明的苯胺的摻雜酸I溶液；?

第二步，電化學合成：在三電極體系內，將苯胺的摻雜酸I溶液加到電解池中，在工作電極上進行電化學方法合成制備得到摻雜酸I摻雜的納米結構的聚苯胺材料，電化學合成完畢，大量的水沖洗，去除表面附著的反應物，得到摻雜酸I摻雜的聚苯胺修飾電極；?

第三步，將上述修飾電極作為工作電極，放在盛有摻雜酸II的水溶液中，采用循環伏安法電解至循環伏安圖形穩定，最后反應停止在+0.3V，相對于飽和甘汞電極；?

第四步，沖洗上述電極，即得形貌與第二步所得摻雜酸I摻雜的聚苯胺納米結構一樣的摻雜酸II摻雜的聚苯胺材料。?

本發明與現有技術相比，其顯著優點：(1)通過電化學方法制備出的第一種酸摻雜的聚苯胺可以具備任意納米結構的形貌，隨后通過更換不同的酸溶液，借助循環伏安掃描過程的摻雜和脫摻雜，實現第二種酸根離子摻雜到聚苯胺骨架替代第一種酸根離子，這種方法得到的聚苯胺材料僅僅在摻雜離子的化學成分上存在差異，而并不會改變聚苯胺的微觀形貌，這種真正意義上的“形貌遺傳”對于該材料在眾多領域中的應用有著重要價值，如不僅可以為納米結構的導電PANI膜在傳感器領域的應用做出新的貢獻，還可以制得用于化學和生物電化學分析的納米結構的PANI修飾電極。(2)摻雜酸I摻雜聚苯胺的制備方法可以是任何一種電化學方法，通過控制電化學參數即可得到形貌各異的摻雜酸I摻雜聚苯胺。(3)只要更換不同的摻雜酸II，無需單體苯胺的存在，即可制備一系列形貌一致的不同酸摻雜的聚苯胺材料，操作過程簡便、成本低。(4)真正實現了形貌可控。(5)與化學合成方法相比，電化學合成方法具有產物純、產物膜的厚度可控、環境友好等特點。(6)應用本發明制備的聚苯胺可在超級電容電極材料、傳感器、環境、生命科學等領域有著較好的應用前景和經濟效益。?

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。?

附圖說明

圖1是本發明具有形貌遺傳能力的納米聚苯胺材料電化學制備方法的流程示意圖。?

圖2是所得的摻雜酸I、摻雜酸II摻雜聚苯胺納米材料掃描電鏡圖(實施例2中所得樟腦磺酸摻雜的聚苯胺和鹽酸交換后得到的鹽酸摻雜的聚苯胺納米纖維)。?

具體實施方式