[發明專利]一種聚間苯二胺納米粒子合成方法

有效

• 申請號: 201210137091.4
• 申請日: 2012-05-04
• 公開（公告）號: CN102634015A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 柴立元;王海鷹;張理源;蘇珍;楊志輝;楊衛春;彭兵;閔小波
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C08G73/02
• 分類號: C08G73/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 袁靖

技術領域

本發明涉及一種聚間苯二胺納米粒子的合成方法。

背景技術

以聚芳香胺為代表的共軛高分子材料已成為近年來研究的一個熱點，并得到廣泛的應用。聚間苯二胺是其中一種很重要的共軛高分子，由于具有良好的環境穩定性，優異的氧化還原特性和分子結構可控等特點，已受到研究者的廣泛關注，并應用在多個領域。如Li等報道了聚間苯二胺的優越水處理性能。李新貴等亦系統研究了聚間苯二胺合成及其水處理的應用。Sun等發現了聚間苯二胺在生物傳感極具應用潛力。

當前，納米化是聚芳香胺合成的一個重點內容。常用的合成方法有軟模板法，催化法，自組裝法等。此類方法是基于化學氧化聚合提出來的，可高效合成聚芳香胺納米材料。同時，此類方法一般采用“快混”工藝，即將引發劑溶液（如，過硫酸鹽等）快速地與芳香胺單體溶液混合，以此抑制聚合物的二次生長，實現納米化制備聚芳香胺。但此類工藝的缺點是所得產物產率低于逐步滴加引發劑所得的產物產率，而且因為大批量快速加入引發劑可能會引起“爆聚”現象，不適用于大規模工業化生產。

常規的化學氧化聚合法采用逐步滴加引發劑，可有效克服快混工藝面臨的不足。但是，此工藝亦使其難以制備納米級的聚合物，因為該工藝有利于聚合物的二次生長，促進團聚體的生成。

綜上所述，開發一種經濟有效、具有高產率且具有普遍適用性的制備納米結構的聚間苯二胺的方法是非常重要的。

發明內容

本發明的目的是根據現有技術中的不足，提供一種經濟有效、具有高產率且具有普遍適用性的制備納米結構的聚間苯二胺的方法。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

聚間苯二胺納米粒子的合成方法，包括以下步驟，將水溶性二價銅化合物溶于水溶液中得溶液1，將間苯二胺單體溶于水溶液中得溶液2，將過硫酸鹽溶于水溶液中得溶液3，將溶液1加入至溶液2中，其后，逐滴加入溶液3，加完溶液并充分反應后，將產物分離出來，

即得聚間苯二胺納米粒子。

所述的二價銅化合物包括：硫酸銅，氯化銅和硝酸銅中的一種或幾種。

所述的二價銅化合物與間苯二胺單體的摩爾比為1:80~1:10。

所述的過硫酸鹽包括過硫酸銨、過硫酸鉀和過硫酸鈉中的一種或幾種。

所述的過硫酸鹽與間苯二胺單體的摩爾比為0.5:1~3:1。

所述的二價銅化合物的水溶液濃度為0.07~0.7mol/L；所述的過硫酸鹽溶液濃度在0.05~0.5mol/L之間，間苯二胺單體的水溶液濃度為0.02~0.5mol/L。

所述的過硫酸鹽溶液滴加時間為10-20min；滴加完后，反應2小時~5小時。

上述反應溫度在0~50℃之間。

本發明方法中所述的引發劑是過硫酸鹽，單體是間苯二胺。

本發明的有益效果：本發明所述的方法可高效制備納米級聚間苯二胺，方法經濟有效、操作簡單，且產率有較大幅度的提升。聚合物在水和有機溶劑中的溶解性極弱，有利于其在水處理等領域的應用。合成的聚間苯二胺產物對水體中橙黃G吸附量可達353.8mg/g。

附圖說明

圖1是實施例1~4制備的聚間苯二胺的TEM圖。由圖可知，合成的聚間苯二胺尺寸在100~150納米左右，為均勻的納米粒子。A，B，C和D分別對應銅化合物與間苯二胺單體摩爾比為1:10，1:20，1:40和1:80合成的聚合物。

圖2是實施例1~4制備的聚間苯二胺的紅外譜圖。聚合物在3600-3000cm^-1的兩個吸收峰為氨基伸縮振動；在1620和1500cm^-1附近的吸收分別對應醌式結構和苯式結構的伸縮振動；在1250cm^-1附近的吸收峰為苯式結構的C-N伸縮振動。對比現有研究（Zhang,L.;et?al.Langmuir?2011,27,10327）可知，所得產物為聚間苯二胺。A，B，C和D分別對應銅化合物與間苯二胺單體摩爾比為1:10，1:20，1:40和1:80合成的聚合物。

圖3是實施例1~4制備的聚間苯二胺的XRD圖。聚合物在2°=15~35范圍內存在一個寬的彌散峰，無明顯的結晶峰。這表明合成的聚間苯二胺為無定形聚合物。A，B，C和D分別對應銅化合物與間苯二胺單體摩爾比為1:10，1:20，1:40和1:80合成的聚合物。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明進一步說明，而不會限制本發明。

實施例1