[發明專利]聚乙撐二氧噻吩納米管陣列及管內獨站立納米線薄膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310287207.7
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103343372A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 張延宗;鐘建丹;李金鑫;劉藝豪;鄧仕槐;沈飛;楊剛;張小洪;李黎;李遠偉
• 申請（專利權）人: 四川農業大學
• 主分類號: C25D9/02
• 分類號: C25D9/02;C25D11/26
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 管高峰;吳彥峰

技術領域

本發明屬于電化學無機/有機復合材料領域，尤其涉及一種聚乙撐二氧噻吩納米管陣列及管內獨站立納米線薄膜。

背景技術

自從Shirakawa發現了聚乙炔具有高電導率后，導電聚合物領域引起了科學家的廣泛興趣。

20?世紀80?年代后期德國拜耳科學家首先研究了新型的噻吩衍生物??——聚乙撐二氧噻吩，即PEDOT。最初目的是為了獲得環境穩定性良好的抗靜電涂層材料，但隨后的研究表明，這種聚合物不僅環境穩定性良好，而且具有高導電性，在國外已經在諸多方面得到商品化的應用。PEDOT像導電聚吡咯、導電聚苯胺一樣可以采用化學氧化法原位聚合，制得固體電解電容器陰極的材料，其電導率遠高于導電聚吡咯的電導率。在高溫、高濕環境下，PEDOT?的穩定性要好于聚吡咯。

PEDOT具有分子結構簡單、能隙小、電導率高、氧化還原電位低、禁帶寬度小、分子中含有較多的給電子基團等獨特的結構特點，而且其薄膜材料也具有良好的透明度，被廣泛用作有機薄膜太陽能電池材料、有機發光二極管、電致變色材料、透明電極材料等領域的研究，對它的研究和開發已成為導電聚合物研究領域中的焦點。

已有3個公開的中國專利申請（公開號CN?102522210?A、CN?102505124?A和CN?102517638?A）報道利用脈沖伏安法電聚合反應，得到由二氧化鈦納米管、包覆在納米管外壁和內壁面上聚吡咯納米膜復合而成的同心軸中空結構的聚吡咯包覆二氧化鈦納米管復合陣列材料，或得到由沉積在二氧化鈦納米管內壁面上的聚吡咯導電膜、二氧化鈦納米管及沉積在二氧化鈦納米管外壁面上的聚吡咯導電膜構成的同心軸中空結構的夾套納米管陣列。采用氫氟酸完全去除二氧化鈦有序納米管模板后，得到聚吡咯納米柱嵌納米孔陣列材料或聚吡咯納米孔陣列材料。

已有公開的專利（申請公布號CN?102703952?A）以離子液體和有機溶液為電解液，在超聲浴中通過陽極氧化制備碳硼氮摻雜雙管TiO₂納米管陣列。

目前，還沒有制備聚乙撐二氧噻吩納米管陣列及管內獨站立納米線薄膜的報道。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種聚乙撐二氧噻吩納米管陣列及管內獨站立納米線薄膜及其制備方法和應用。

本發明目的通過下述技術方案來實現：

一種聚乙撐二氧噻吩納米管陣列及管內獨站立納米線薄膜，該薄膜為具有整齊有序且按陣列排列的納米孔的聚乙撐二氧噻吩，且所述納米孔內有獨立站立聚乙撐二氧噻吩納米線，所述薄膜透明且不溶于水。

作為優選方式，所述納米孔兩端通透。

作為優選方式，所述納米孔內徑40-130nm，相鄰孔的孔壁間的間距10-30nm。

作為進一步優選方式，所述納米孔內徑60-120nm，相鄰孔的孔壁間的間距10-20nm。?

作為進一步優選方式，所述納米孔內徑60-90nm，相鄰孔的孔壁間的間距15-20nm。

一種前述聚乙撐二氧噻吩納米管陣列及管內獨站立納米線薄膜的制備方法，依次包括以下步驟：

（1）以經預處理后的鈦片或鈦絲網為陽極，石墨棒為陰極，以離子液體和水為電解液，其中水的質量比為1%-10%，余者為離子液體，在20-100V恒定電壓陽極氧化，反應0.5h-3h后，清洗并去除鈦基底上面的氧化膜，所述離子液體為水溶性的四氟硼酸鹽、三氟甲磺酸鹽和三氟乙酸鹽之一；

（2）?與（1）步相同條件下進行二次陽極氧化，清洗干燥后400-600℃煅燒得到內徑20-80nm，壁厚20-50nm，管與管的間距10-30nm，管長大于500nm的獨立分離的TiO₂納米管陣列；

（3）?以（2）步得到的獨立分離的TiO₂納米管陣列為陽極，鉑絲為陰極，在0.1-5mM的3,4-乙撐二氧噻吩和0.1-5mM十二烷基硫酸鈉水溶液中進行恒電位或恒電流電聚合，得到在TiO₂納米管陣列管內外空間填充聚乙撐二氧噻吩的復合材料，所述恒電位電聚合是指：控制10-50V電聚合電位，所述恒電流電聚合是指：5-50mA電聚合脈沖電流，恒電流脈沖電流模式：陽極電流100-500ms，陰極電流50-500ms，休止電流2-200ms；

（4）用氫氟酸去除（3）步得到的復合材料中的獨立分離的TiO₂納米管陣列，得到具有整齊有序且按陣列排列的納米孔的聚乙撐二氧噻吩，且所述納米孔內有獨立站立聚乙撐二氧噻吩納米線，所述薄膜透明且不溶于水。