專利名稱：高pH下電活性本征態(tài)聚苯胺的電化學(xué)合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在高pH下具有良好電活性、高電導(dǎo)率、較快離子交換速率的聚苯胺的制備方法。
背景技術(shù)：
鑒于聚苯胺具有良好的導(dǎo)電性、較高的貯存電荷的能力和良好的環(huán)境穩(wěn)定性，使得其在塑料電池、化學(xué)生物傳感器、發(fā)光二級(jí)管、金屬防腐、抗靜電、電磁屏蔽等方面有著廣泛應(yīng)用。但是它的電導(dǎo)率、能量密度、催化活性、電致變色和能量轉(zhuǎn)化均受pH的影響。這是因?yàn)閜H＞4時(shí)，聚苯胺幾乎喪失了電化學(xué)活性。為了解決這個(gè)問題，人們采用摻雜、改變功能基、與其它物質(zhì)共聚等方法來提高其活性，然而合成高pH具有良好電活性的，高電導(dǎo)率的本征態(tài)的聚苯胺至今還沒有解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于發(fā)明一種在pH＞4的條件下具有高的電化學(xué)活性及高導(dǎo)電率的聚苯胺的電化學(xué)合成方法。
本發(fā)明方法是在由鉑電極組成的恒電位電解池內(nèi)，將苯胺在離子液體和硫酸的混合溶液中進(jìn)行電解，電解液中，苯胺的濃度為0.1～0.6mol dm-3，取得電解產(chǎn)物；再用0.02mol dm-3硫酸洗滌后，在60～70℃溫度條件下真空干燥，得到高pH下電活性本征態(tài)聚苯胺。
采用本發(fā)明方法制得的聚苯胺不僅具有其它在質(zhì)子酸中合成的聚苯胺良好的性能，并且在pH為12的氯化鉀中仍然能保持良好的電化學(xué)活性。當(dāng)pH從7.0上升到12.0時(shí)，它的電化學(xué)活性只降低了24.4％，在離子液體和硫酸的混合溶液中合成的聚苯胺的電導(dǎo)率為5.2S cm-1。故，本發(fā)明產(chǎn)品在高pH下具有良好電活性、高電導(dǎo)率和較快離子交換速率的特性，可適應(yīng)塑料電池、化學(xué)生物傳感器、發(fā)光二級(jí)管、金屬防腐、抗靜電、電磁屏蔽等廣泛應(yīng)用的需要。
本發(fā)明所述電解池由兩個(gè)鉑電極和一飽和甘汞電極構(gòu)成，鉑電極用鉻酸洗液進(jìn)行預(yù)處理。目的是除去電極表面的污染物。
電解時(shí)，所述電解池電位控制在0.8～1.5V。采用該電位進(jìn)行控制的目的是控制苯胺聚合的速度，合成電化學(xué)活性好的聚苯胺。
為了使苯胺純化和降低保存過程中苯胺的氧化，苯胺在電解前經(jīng)減壓蒸餾，保存在4℃下備用。
另外，電解液中，離子液體濃度為1.0～1.5mol dm-3，硫酸濃度為1.7～2.2mol dm-3。可獲得電化學(xué)活性好和電導(dǎo)率高的聚苯胺。
本發(fā)明的離子液體由硫酸乙酯-1-甲基-3-乙基咪唑組成。
本發(fā)明上述離子液體的合成方法可以包括以下步驟1)在冰水浴上將0.44mol N-甲基咪唑充分溶解在150ml甲苯中；2)在攪拌情況下向N-甲基咪唑和甲苯組成的溶液中緩慢加入0.44mol硫酸二乙酯；3)待加完硫酸二乙酯后繼續(xù)攪拌3～6小時(shí)，直至N-甲基咪唑和硫酸二乙酯反應(yīng)完全；4)除去上層的甲苯溶液，并在攪拌下用甲苯洗滌；5)在75℃下抽真空，除去殘余甲苯；6)在真空干燥箱干燥(75℃)至恒重。
真空干燥箱的干燥溫度為75℃。
具體實(shí)施例方式
一、原料經(jīng)減壓蒸餾、保存在4℃下的苯胺N-甲基咪唑硫酸二乙酯硫酸甲苯二、合成離子液體硫酸乙酯-1-甲基-3-乙基咪唑1、在冰水浴上將0.44mol N-甲基咪唑充分溶解150ml甲苯中。
2、在攪拌情況下向N-甲基咪唑和甲苯組成的溶液中緩慢加入0.44mol硫酸二乙酯。
3、待加完硫酸二乙酯后繼續(xù)攪拌3～6小時(shí)，直至N-甲基咪唑和硫酸二乙酯反應(yīng)完全。
4、除去上層的甲苯溶液，并在攪拌下用甲苯洗滌數(shù)次。
5、在75℃下抽真空，除去殘余的有機(jī)溶劑——甲苯。
6、75℃真空干燥箱干燥至恒重。
三、配制電解液將0.1～0.6mol苯胺加入到制備好的1.0～1.5mol dm-3離子液體硫酸乙酯-1-甲基-3-乙基咪唑和1.7～2.2mol dm-3硫酸的混合溶液中，使得苯胺的濃度為0.1～0.6mol dm-3。
四、電解池的準(zhǔn)備電解池采用三電極體系，由兩鉑片和一飽和甘汞電極(SCE)構(gòu)成。鉑電極用鉻酸洗液進(jìn)行預(yù)處理。
五、電解合成將配置的電解液加入到三電極的電解池中，用恒電位法進(jìn)行電解。電位控制在0.8～1.5V。
六、洗滌將合成好的本征態(tài)聚苯胺用0.02mol dm-3的硫酸洗滌。
七、干燥將上述步驟六中得到的固體物質(zhì)在60～70℃真空干燥，得高pH下電活性本征態(tài)聚苯胺。
八、測試結(jié)果將得到的聚苯胺置于氯化鉀中，改變pH值，當(dāng)pH從7.0上升到12.0時(shí)，聚苯胺的電化學(xué)活性由100％降低至75.6％，只降低了24.4％，在pH為12的氯化鉀中，聚苯胺的電導(dǎo)率為1.5S cm-1，仍然能保持良好的電化學(xué)活性。在離子液體和硫酸的混合溶液中，合成的聚苯胺在pH為6～7的氯化鉀中，其電導(dǎo)率為5.2S cm-1。
權(quán)利要求
1.高pH下電活性本征態(tài)聚苯胺的電化學(xué)合成方法，其特征在于在由鉑電極組成的恒電位電解池內(nèi)，將苯胺在離子液體和硫酸的混合溶液中進(jìn)行電解，電解液中，苯胺的濃度為0.1～0.6mol dm-3，取得電解產(chǎn)物；再用0.02moldm-3硫酸洗滌后，在60～70℃溫度條件下真空干燥，得到高pH下電活性本征態(tài)聚苯胺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高pH下電活性本征態(tài)聚苯胺的電化學(xué)合成方法，其特征在于根據(jù)權(quán)利要求1所述高pH下電活性本征態(tài)聚苯胺的電化學(xué)合成方法，其特征在于所述電解池由兩個(gè)鉑電極和一飽和甘汞電極構(gòu)成，鉑電極用鉻酸洗液進(jìn)行預(yù)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高pH下電活性本征態(tài)聚苯胺的電化學(xué)合成方法，其特征在于電解時(shí)，所述電解池電位為0.8～1.5V。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述高pH下電活性本征態(tài)聚苯胺的電化學(xué)合成方法，其特征在于苯胺在電解前經(jīng)減壓蒸餾，保存在4℃下備用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述高pH下電活性本征態(tài)聚苯胺的電化學(xué)合成方法，其特征在于電解液中，離子液體濃度為1.0～1.5mol dm-3，硫酸濃度為1.7～2.2mol dm-3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述高pH下電活性本征態(tài)聚苯胺的電化學(xué)合成方法，其特征在于離子液體由硫酸乙酯-1-甲基-3-乙基咪唑組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述高pH下電活性本征態(tài)聚苯胺的電化學(xué)合成方法，其特征在于離子液體的合成方法包括以下步驟1)在冰水浴上將0.44mol N-甲基咪唑充分溶解在150ml甲苯中；2)在攪拌情況下向N-甲基咪唑和甲苯組成的溶液中緩慢加入0.44mol硫酸二乙酯；3)待加完硫酸二乙酯后繼續(xù)攪拌3～6小時(shí)，直至N-甲基咪唑和硫酸二乙酯反應(yīng)完全；4)除去上層的甲苯溶液，并在攪拌下用甲苯洗滌；5)在75℃下抽真空，除去殘余甲苯；6)在真空干燥箱干燥(75℃)至恒重。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述高pH下電活性本征態(tài)聚苯胺的電化學(xué)合成方法，其特征在于真空干燥箱的干燥溫度為75℃。
全文摘要
高pH下電活性本征態(tài)聚苯胺的電化學(xué)合成方法，涉及一種聚苯胺的制備方法。在由鉑電極組成的恒電位電解池內(nèi)，將苯胺在離子液體和硫酸的混合溶液中進(jìn)行電解，電解液中，苯胺的濃度為0.1～0.6mol dm
文檔編號(hào)C08G73/02GK1958853SQ20061009660
公開日2007年5月9日 申請日期2006年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月11日
發(fā)明者闞錦晴, 景國林 申請人:揚(yáng)州大學(xué)