單一順式構象聚苯胺導電高分子材料及其製備方法

2023-05-02 07:30:36 2

專利名稱：單一順式構象聚苯胺導電高分子材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於導電高分子材料技術領域，具體涉及單一順式構象聚苯胺導電高分子材料及其製備方法。
背景技術：
近些年，隨著納米科學與技術在各領域的深入發展，一維納米結構的導電高分子材料(如聚苯胺、聚吡咯等)已經引起了研究者的極大興趣。它具有微小的孔徑尺寸、狹窄的孔徑分布和比表面積等優異的物理特性，又具有納米材料獨特的結構，在分子電路、分子記 憶設備、光電子器件、修飾電極、傳感器、先進複合材料、生命科學和藥物靶向控制釋放等諸多領域得到了良好的應用。聚苯胺作為導電高分子材料的典型代表之一，具有原料易得、合成簡便、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的特點，在導電高聚物中有著非常重要的地位，一直為導電高分子材料領域的研究熱點。它在超級電容器、化學電源、抗靜電、電致變色、親水材料、電磁屏蔽和生物化學傳感器等方面具有廣闊的應用前景。現有的聚苯胺納米結構的製備方法有模板法、自組裝法、電紡織法、界面聚合法、表面活性劑法和電化學方法等。其中電化學方法因操作簡單且對聚苯胺形貌可控性強而倍受廣大學者和工程師所青睞。電化學方法主要包括循環伏安法[J. Electroanal. Chem. 568 (2004) : 189]、恆電位法[J. Electroanal. Chem. 242 (1988) : 243]和恆電流法[J. Electroanal.Chem. 177 (1984) : 293]，這三種方法製得聚苯胺為混合構象的聚苯胺，形貌為無規則顆粒或片狀，其離子交換容量小、比電容小且循環穩定性差；脈衝電流法[Thin Solid Films450 (2004) : 233，以及 Synth. Met. 157 (2007) : 98]和單極脈衝法[Synth. Met. 162(2012) : 107，以及中國專利CN101942090A]，這兩種方法製得聚苯胺同樣為混合構象聚苯胺，但形貌為有規則的納米纖維和納米棒，其電化學性能高於前三種方法製得聚苯胺。目前有關聚苯胺的構象異構和其構象引起的化學和物理性質變化的理論和技術的研究少之又少，通過構象異構的研究可以從分子級別來提高聚苯胺的各種性能，使其本身固有的性能得到協同發揮到極致。聚苯胺異構形式直接決定了聚苯胺本身的電子屬性、光學屬性、磁性屬性、結構屬性和機械屬性。聚苯胺構象異構主要包括位置異構、順式/反式異構和旋轉異構三種類型。因此為了最大限度的提高聚苯胺自身的性能，我們考慮通過合成單一構象的聚苯胺導電高分子材料，或有少量摻雜其它異構形式的聚苯胺使其本質屬性得到驚人的提高。

發明內容
本發明的目的在於提供了一種單一順式構象聚苯胺導電高分子材料，其特點是所述材料的結構式為
權利要求
1.一種單一順式構象聚苯胺導電高分子材料，其特徵在於，所述材料的結構式為
2.如權利要求I所述的單一順式構象聚苯胺導電高分子材料，其特徵在於，所述單一順式構象聚苯胺導電高分子材料的比電容在900 1200F g—1之間。
3.如權利要求I所述的單一順式構象聚苯胺導電高分子材料，其特徵在於，所述單一順式構象聚苯胺導電高分子材料的循環穩定性好，經2000次充放電後比容量保持在原來的85%或以上。
4.如權利要求3所述的單一順式構象聚苯胺導電高分子材料，其特徵在於，所述單一順式構象聚苯胺導電高分子材料經2000次充放電後比容量保持在原來的95%或以上。
5.如權利要求1-3任一所述單一順式構象聚苯胺導電高分子材料的製備方法，包括以下步驟 (1)將苯胺單體和硫酸加到水中，攪拌形成均勻透明的苯胺的硫酸溶液； (2)在三電極體系內，將苯胺的硫酸溶液加到電化學反應池中，在工作電極上進行脈衝電聚合，聚合完畢後用大量水清洗，去除表面附著反應物，得到單一順式構象聚苯胺導電高分子材料； 其特徵在於所述脈衝的脈衝信號為脈衝電壓0.8 I. I V，脈衝開時間為0.OOls 0. 01s，隨後控制截斷時間內電流為零，脈衝通斷比控制在1:100 1:10。
6.如權利要求5所述的單一順式構象聚苯胺導電高分子材料的製備方法，其特徵在於，所述電化學反應的反應溫度在0-25°C。
7.如權利要求5或6所述的單一順式構象聚苯胺導電高分子材料的製備方法，其特徵在於，所述電化學反應的反應溫度在0°C左右。
全文摘要
本發明涉及一種單一順式構象聚苯胺導電高分子材料及其製備方法，所述單一順式構象聚苯胺導電高分子材料中苯環是順式螺旋方向連接，分子量為4500～30000，兩個苯環與氮原子夾角為135°～175°，該材料是通過電化學聚合方法製得。與現有的聚苯胺材料相比，具有更低的電荷傳遞阻力、更高的表觀擴散係數、更好的親水性、更高的離子交換容量、超強的穩定性以及優良的超級電容性能和傳感器性能。
文檔編號C08G73/02GK102952268SQ201210420329
公開日2013年3月6日 申請日期2012年10月29日 優先權日2012年10月29日
發明者王忠德, 郝曉剛, 王豔紅, 韓念琛, 張忠林, 馬旭莉, 劉世斌 申請人:太原理工大學