摻雜導電聚吡咯的製備方法

2023-04-25 02:10:36 4

專利名稱：摻雜導電聚吡咯的製備方法
技術領域：
本發明涉及導電材料的製備方法，其特點是，採用氨基磺酸為摻雜劑的聚吡咯導 電材料的製備方法。
背景技術：
導電聚合物是20世紀70年代發展起來的一個新的研究領域，在化學電源的電極 材料、修飾電極和酶電極、電色顯示等方面有著廣闊的應用前景，其中具有共軛雙鍵的導電 高分子聚吡咯由於合成方便、抗氧化性能好，與其他導電高分子相比，因具有電導率較高、 易成膜、柔軟、無毒等優點而日益受到人們關注。吡咯單體在氧化劑的存在下能比較迅速地氧化聚合成聚吡咯，但純聚吡咯即不經 過摻雜時其導電性較差，只有經過合適摻雜劑摻雜後才能表現出較好的導電性。目前，合成導電聚吡咯的主要方法有兩種電化學聚合法和化學氧化聚合法。中 國專利ZL2006100302410. X，報導了導電聚吡咯納米空心球的製備方法，該方法通過超聲分 散，在100°C 180°C下反應得到導電聚吡咯與二氧化矽納米球的複合粒子，但是該方法的 工藝實施條件要求較高。中國專利ZL03157118. 2，報導了導電聚吡咯納米線的製備方法，該 方法的目的是提供一種表面活性劑輔助化學氧化合成法製備導電聚吡咯納米線的方法。該 方法的實施工藝簡單，但是對溫度的要求較高，_20°C 30°C;並且反應時間很長，最長需要 48小時。

發明內容
本發明的目的是提供一種摻雜導電聚吡咯的製備方法。本發明是摻雜導電聚吡咯 的製備方法，其步驟為(1)將氨基磺酸和吡咯單體以及水混合，氨基磺酸與吡咯單體的摩爾比為0. 3 11:1;(2)在攪拌狀態下，氮氣保護下，將氧化劑加入到上述溶液中，在10 40°C的溫度 下進行反應，時間持續10分鐘 6小時，氧化劑與吡咯單體的摩爾比為0. 5 1. 2 1 ；(3)將上述反應液過濾、洗滌至濾液呈中性；(4)將濾餅在40°C溫度下進行真空乾燥，粉碎後得聚吡咯黑色導電粉末。將得到的導電聚吡咯材料壓成圓形薄片，用四探針電阻率測試儀測量薄片的電阻 率，通過電阻率和電導率的倒數關係，得到導電聚吡咯材料的電導率。本發明的有益之處在於合成工藝簡單，合成時間較短；合成所用的原料及合成 產品均無毒無害；合成的導電聚吡咯材料導電性較高，可用於傳感器、生物醫學、電子器件 領域。


圖1為實施例6樣品的掃描電鏡圖，圖2為實施例6樣品的紅外吸收光譜圖，圖3為實施例6樣品的X射線衍射分析圖。具體實施方法實施例1將含0.011 mol三氯化鐵的水溶液，在攪拌狀態下，加入到事先混合好的含 0. 098mol氨基磺酸和0. 014mol吡咯單體的水溶液中，在氮氣保護下，在25°C時，進行攪拌， 反應持續6小時，將反應液過濾、洗滌至濾液呈中性；最後，將濾餅40°C的溫度下進行真空 乾燥，經粉碎得聚吡咯黑色導電粉末，壓片測電導率為2. 4 S cnT1。實施例2將含O.Ollmol三氯化鐵的水溶液，在攪拌狀態下，加入到事先混合好的含 0. 13mol氨基磺酸和0. 014mol吡咯單體的水溶液中，在氮氣保護下，在25°C時，進行攪拌， 反應持續6小時，將反應液過濾、洗滌至濾液呈中性；最後，將濾餅在40°C的溫度下進行真 空乾燥，經粉碎得聚吡咯黑色導電粉末，壓片測電導率為3. 4 S cnT1。實施例3將含O.Ollmol三氯化鐵的水溶液，在攪拌狀態下，加入到事先混合好的含 0. 15mol氨基磺酸和0. 014mol吡咯單體的水溶液中，在氮氣保護下，在25°C時，進行攪拌， 反應持續30分鐘，將反應液過濾、洗滌至濾液呈中性；最後，將濾餅在40°C的溫度下進行真 空乾燥，經粉碎得聚吡咯黑色導電粉末，壓片測電導率為0. 3S cnT1。實施例4將含O.Ollmol過硫酸銨的水溶液，在攪拌狀態下，加入到事先混合好的含 0. 13mol氨基磺酸和0. 014mol吡咯單體的水溶液中，在氮氣保護下，在25°C時，進行攪拌， 反應持續6小時，將反應液過濾、洗滌至濾液呈中性；最後，將濾餅在40°C的溫度下進行真 空乾燥，經粉碎得聚吡咯黑色導電粉末，壓片測電導率為0. 4S cnT1。實施例5將含0.014mol三氯化鐵的水溶液，在攪拌狀態下，加入到事先混合好的含 0. 0042mol氨基磺酸和0. 014mol吡咯單體的水溶液中，在氮氣保護下，在25°C時，進行攪 拌，反應持續6小時，將反應液過濾、洗滌至濾液呈中性；最後，將濾餅在40°C的溫度下進行 真空乾燥，經粉碎得聚吡咯黑色導電粉末，壓片測電導率為1. 7S cnT1。實施例6將含0.014mol三氯化鐵的水溶液，在攪拌狀態下，加入到事先混合好的含 0. 0070mol氨基磺酸和0. 014mol吡咯單體的水溶液中，在氮氣保護下，在25°C時，進行攪 拌，反應持續6小時，將反應液過濾、洗滌至濾液呈中性；最後，將濾餅在40°C的溫度下進行 真空乾燥，經粉碎得聚吡咯黑色導電粉末，壓片測電導率為8. 3S cnT1。如圖1所示，化學氧化聚合法製備得到的聚吡咯呈球形，顆粒細緻均勻，許多尺寸 較大的顆粒由直徑較小的納米顆粒團聚在一起形成，使得聚吡咯有較大的表面積和較多的 空隙，聚吡咯的電導率與其顆粒大小、形態以及團聚的緊密程度密不可分。如圖2所示， 3440. 4cm"1處的寬吸收峰是由N-H的伸縮振動引起的；1533. 2cm"1處的吸收峰歸屬於Py環 的特徵振動峰；在1448. 3 cnT1」292. lcm_1U157. 1cm"1和779. 1cm"1處的吸收峰分別為吡 咯環C-C伸縮振動、聚吡咯骨架C-N伸縮振動、質子化過程引起的C-H平面內伸縮振動和 C-H面外彎曲振動吸收峰；在1643. lcm^U033. 7cm"1和1157. lcm"1處的吸收峰則是磺酸基的特徵吸收峰；889. 0cm—1處的吸收峰是摻雜態聚吡咯的特徵吸收峰。如圖3所示，所得聚 吡咯為非晶態結構.它們的X射線衍射譜在2 0為16. 8°和22. 5°出現兩個衍射峰，這與 摻雜劑離子氨基磺酸產生的短程有序和聚吡咯鏈間的層狀有序結構有關。實施例7將含0.014mol三氯化鐵的水溶液，在攪拌狀態下，加入到事先混合好的含 0. 0098mol氨基磺酸和0. 014mol吡咯單體的水溶液中，在氮氣保護下，在25°C時，進行攪 拌，反應持續1小時，將反應液過濾、洗滌至濾液呈中性；最後，將濾餅在40°C的溫度下進行 真空乾燥，經粉碎得聚吡咯黑色導電粉末，壓片測電導率為0. 6 S cnT1。實施例8將含0. 014mol過硫酸鉀的水溶液，在攪拌狀態下，加入到事先混合好的含 0. 0070mol氨基磺酸和0. 014mol吡咯單體的水溶液中，在氮氣保護下，在25°C時，進行攪 拌，反應持續6小時，將反應液過濾、洗滌至濾液呈中性；最後，將濾餅在40°C的溫度下進行 真空乾燥，經粉碎得聚吡咯黑色導電粉末，壓片測電導率為0. 7S cnT1。
權利要求
摻雜導電聚吡咯的製備方法，其步驟為(1)將氨基磺酸和吡咯單體以及水混合，氨基磺酸與吡咯單體的摩爾比為0.3～11∶1；(2)在攪拌狀態下，氮氣保護下，將氧化劑加入到上述溶液中，在10～40℃的溫度下進行反應，時間持續10分鐘～6小時，氧化劑與吡咯單體的摩爾比為0.5～1.2∶1；(3)將上述反應液過濾、洗滌至濾液呈中性；(4)將濾餅在40℃溫度下進行真空乾燥，粉碎後得聚吡咯黑色導電粉末。
2.根據權利要求1所述的摻雜導電聚吡咯的製備方法，其特徵在於使用的氧化劑為 三氯化鐵，或者過硫酸銨，或者過硫酸鉀。
全文摘要
摻雜導電聚吡咯的製備方法，其步驟為(1)將氨基磺酸和吡咯單體以及水混合，氨基磺酸與吡咯單體的摩爾比為0.3～11∶1；(2)在攪拌狀態下，氮氣保護下，將氧化劑加入到上述溶液中，在10～40℃的溫度下進行反應，時間持續10分鐘～6小時，氧化劑與吡咯單體的摩爾比為0.5～1.2∶1；(3)將上述反應液過濾、洗滌至濾液呈中性；(4)將濾餅在40℃溫度下進行真空乾燥，粉碎後得聚吡咯黑色導電粉末。
文檔編號C08L79/04GK101845142SQ20101004630
公開日2010年9月29日 申請日期2010年1月8日 優先權日2010年1月8日
發明者馮輝霞, 劉生麗, 劉靜晨, 張建強, 王毅, 裴先武, 邵亮 申請人:蘭州理工大學