專利名稱：摻雜導(dǎo)電聚吡咯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)電材料的制備方法，其特點是，采用氨基磺酸為摻雜劑的聚吡咯導(dǎo) 電材料的制備方法。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電聚合物是20世紀70年代發(fā)展起來的一個新的研究領(lǐng)域，在化學(xué)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(yīng)用前景，其中具有共軛雙鍵的導(dǎo)電 高分子聚吡咯由于合成方便、抗氧化性能好，與其他導(dǎo)電高分子相比，因具有電導(dǎo)率較高、 易成膜、柔軟、無毒等優(yōu)點而日益受到人們關(guān)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(jīng) 過摻雜時其導(dǎo)電性較差，只有經(jīng)過合適摻雜劑摻雜后才能表現(xiàn)出較好的導(dǎo)電性。目前，合成導(dǎo)電聚吡咯的主要方法有兩種電化學(xué)聚合法和化學(xué)氧化聚合法。中 國專利ZL2006100302410. X，報道了導(dǎo)電聚吡咯納米空心球的制備方法，該方法通過超聲分 散，在100°C 180°C下反應(yīng)得到導(dǎo)電聚吡咯與二氧化硅納米球的復(fù)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，報道了導(dǎo)電聚吡咯納米線的制備方法，該 方法的目的是提供一種表面活性劑輔助化學(xué)氧化合成法制備導(dǎo)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;并且反應(yīng)時間很長，最長需要 48小時。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種摻雜導(dǎo)電聚吡咯的制備方法。本發(fā)明是摻雜導(dǎo)電聚吡咯 的制備方法，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(tài)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(yīng)，時間持續(xù)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(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；(4)將濾餅在40°C溫度下進行真空干燥，粉碎后得聚吡咯黑色導(dǎo)電粉末。將得到的導(dǎo)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(dǎo)率的倒數(shù)關(guān)系，得到導(dǎo)電聚吡咯材料的電導(dǎo)率。本發(fā)明的有益之處在于合成工藝簡單，合成時間較短；合成所用的原料及合成 產(chǎn)品均無毒無害；合成的導(dǎo)電聚吡咯材料導(dǎo)電性較高，可用于傳感器、生物醫(yī)學(xué)、電子器件 領(lǐng)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(tài)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(yīng)持續(xù)6小時，將反應(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；最后，將濾餅40°C的溫度下進行真空 干燥，經(jīng)粉碎得聚吡咯黑色導(dǎo)電粉末，壓片測電導(dǎo)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(tài)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(yīng)持續(xù)6小時，將反應(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；最后，將濾餅在40°C的溫度下進行真 空干燥，經(jīng)粉碎得聚吡咯黑色導(dǎo)電粉末，壓片測電導(dǎo)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(tài)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(yīng)持續(xù)30分鐘，將反應(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；最后，將濾餅在40°C的溫度下進行真 空干燥，經(jīng)粉碎得聚吡咯黑色導(dǎo)電粉末，壓片測電導(dǎo)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(tài)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(yīng)持續(xù)6小時，將反應(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；最后，將濾餅在40°C的溫度下進行真 空干燥，經(jīng)粉碎得聚吡咯黑色導(dǎo)電粉末，壓片測電導(dǎo)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(tài)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(yīng)持續(xù)6小時，將反應(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；最后，將濾餅在40°C的溫度下進行 真空干燥，經(jīng)粉碎得聚吡咯黑色導(dǎo)電粉末，壓片測電導(dǎo)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(tài)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(yīng)持續(xù)6小時，將反應(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；最后，將濾餅在40°C的溫度下進行 真空干燥，經(jīng)粉碎得聚吡咯黑色導(dǎo)電粉末，壓片測電導(dǎo)率為8. 3S cnT1。如圖1所示，化學(xué)氧化聚合法制備得到的聚吡咯呈球形，顆粒細致均勻，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(dǎo)率與其顆粒大小、形態(tài)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處的吸收峰歸屬于Py環(huán) 的特征振動峰；在1448. 3 cnT1」292. lcm_1U157. 1cm"1和779. 1cm"1處的吸收峰分別為吡 咯環(huán)C-C伸縮振動、聚吡咯骨架C-N伸縮振動、質(zhì)子化過程引起的C-H平面內(nèi)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征吸收峰；889. 0cm—1處的吸收峰是摻雜態(tài)聚吡咯的特征吸收峰。如圖3所示，所得聚 吡咯為非晶態(tài)結(jié)構(gòu).它們的X射線衍射譜在2 0為16. 8°和22. 5°出現(xiàn)兩個衍射峰，這與 摻雜劑離子氨基磺酸產(chǎn)生的短程有序和聚吡咯鏈間的層狀有序結(jié)構(gòu)有關(guān)。實施例7將含0.014mol三氯化鐵的水溶液，在攪拌狀態(tài)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(yīng)持續(xù)1小時，將反應(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；最后，將濾餅在40°C的溫度下進行 真空干燥，經(jīng)粉碎得聚吡咯黑色導(dǎo)電粉末，壓片測電導(dǎo)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(tài)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(yīng)持續(xù)6小時，將反應(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；最后，將濾餅在40°C的溫度下進行 真空干燥，經(jīng)粉碎得聚吡咯黑色導(dǎo)電粉末，壓片測電導(dǎo)率為0. 7S cnT1。
權(quán)利要求
摻雜導(dǎo)電聚吡咯的制備方法，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(tài)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(yīng)，時間持續(xù)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(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；(4)將濾餅在40℃溫度下進行真空干燥，粉碎后得聚吡咯黑色導(dǎo)電粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻雜導(dǎo)電聚吡咯的制備方法，其特征在于使用的氧化劑為 三氯化鐵，或者過硫酸銨，或者過硫酸鉀。
全文摘要
摻雜導(dǎo)電聚吡咯的制備方法，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(tài)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(yīng)，時間持續(xù)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(yīng)液過濾、洗滌至濾液呈中性；(4)將濾餅在40℃溫度下進行真空干燥，粉碎后得聚吡咯黑色導(dǎo)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(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)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(xué)