[發明專利]一種尺寸可控聚吡咯納米顆粒及其制備方法

無效

• 申請號: 201110448312.5
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102532538A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 廖耀祖;錢微;王霞;李曉燕;李穎;余燈廣
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: C08G73/06
• 分類號: C08G73/06
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

????本發明屬于導電聚合物納米材料制備技術領域，具體涉及一種尺寸可控聚吡咯納米顆粒及其制備方法。

背景技術

????聚吡咯（polypyrrole,?PPy）以其良好的環境穩定性、簡易合成以及高電導率等諸多優點被廣泛關注（Wang?L?X,?Li?X?G,?Yang?Y?L.?Preparation,?properties?and?applications?of?polypyrroles?[J].?Reactive?and?Functional?Polymers,?2001,?47(2):?125-139.）。聚吡咯獨特的大π鍵賦予其奇異的光電磁效應、電化學效應、電化學機械致動效應等；同時，聚吡咯分子鏈的自由電子的傳輸受特定環境如酸性、濕度、氣體氛圍以及化學鍵合等的控制而影響其導電率的大小。因此，聚吡咯在傳感器、致動裝置、人工肌肉、超電容器、電致變色窗、燃料電池、功能性涂層、超濾膜等許多領域都具有巨大的應用潛力（Skotheim?T?A,?Reynolds?J?R.?Handbook?of?Conducting?Polymers?[B].?New?York,?USA:?CRC?Press,?2007.）；并且有望代替許多傳統的無機半導體材料以制備各種電子元件。

????一般來說，聚吡咯都是利用化學和電化學聚合來合成的；少數情況下，還可以通過光引發和酶催化來合成聚吡咯。然而，由共軛大π鍵形成的聚吡咯高分子具有很強的鏈剛性，并且分子間和分子內存在強烈的氫鍵相互作用，導致聚吡咯不溶不熔，這就造成了聚吡咯難加工、力學性能差且不能生物降解，這些缺點極大地限制了它在化學檢測和生物醫學領域的實際應用。

因此，改善聚吡咯的加工性能至關重要。將聚吡咯納米化，這不但解決了導電高分子難加工的問題，而且有可能獲得導電率更高、電化學活性更強、力學性能更優、顯示納米效應的導電高分子材料。例如，將聚吡咯制成納米纖維后應用于化學傳感器，在敏感性和響應性上明顯優于其宏觀尺寸的聚吡咯材料。可以預見，納米聚吡咯不僅可非常均勻地涂覆在電極上，有效地解決了聚吡咯難加工的問題，而且其帶來的納米效應如高的比表面積等，使其在生物化學傳感器上必然顯示獨特的優勢。

因此，尋找一種經濟實效、具有良好收率且尺寸可控聚吡咯納米顆粒的合成方法不僅解決了聚吡咯加工性差的難題，增強了聚吡咯自身的功能性，而且拓展了其應用范圍。

發明內容

????本發明的目的是為了克服現有技術中導電聚合物存在的加工性能差的不足，而提出一種尺寸可控聚吡咯納米顆粒及其制備方法。

????本發明的技術方案

一種尺寸可控聚吡咯納米顆粒，即將吡咯單體和引發劑溶解于第一種溶劑形成吡咯單體和引發劑共混溶液；將氧化劑溶解于第二種溶劑形成氧化劑溶液；再將引發劑溶液與吡咯單體共混溶液與氧化劑溶液混合后劇烈晃動片刻后靜置反應完全后，進行離心、洗滌、干燥等，最終得到顆粒直徑為80～600nm，導電率為10^-2～10^-7S/cm的一種尺寸可控聚吡咯納米顆粒；

其中，所述的引發劑為2,4-二氨基二苯基胺；

所述的第一種溶劑為甲醇、乙醇或異丙醇；

所述的氧化劑為次氯酸鈉、雙氧水、過硫酸銨、重鉻酸鉀、無水三氯化鐵或雙氧水/二氯化亞鐵，優選為過硫酸銨、重鉻酸鉀、無水三氯化鐵；

所述的第二溶劑為水或濃度為1.0mol/L的鹽酸、硝酸、高氯酸或樟腦磺酸；

所述的吡咯單體與引發劑2,4-二氨基二苯基胺的摩爾比為9～49：1；

所述的吡咯單體與氧化劑摩爾比為0.2～2：1。

上述的一種尺寸可控聚吡咯納米顆粒的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）、將吡咯單體與2,4-二氨基二苯基胺溶解于第一種溶劑形成吡咯單體與引發劑共混溶液；

所述的第一溶劑為甲醇、乙醇或異丙醇；

（2）、將氧化劑溶解于第二種溶劑，形成氧化劑溶液；

??????所述的第二種溶劑為水或濃度分別為1.0mol/L的鹽酸、硝酸、樟腦磺酸或高氯酸水溶液；

（3）、將步驟（1）所得的吡咯單體與引發劑共混溶液和步驟（2）所得的氧化劑溶液分別冷卻至0^oC，然后快速混合，將混合液劇烈搖晃約10s，然后放置反應24h后得到反應液；