專利名稱：單一順式構(gòu)象聚苯胺導(dǎo)電高分子材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于導(dǎo)電高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及單一順式構(gòu)象聚苯胺導(dǎo)電高分子材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近些年，隨著納米科學(xué)與技術(shù)在各領(lǐng)域的深入發(fā)展，一維納米結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電高分子材料(如聚苯胺、聚吡咯等)已經(jīng)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(yōu)異的物理特性，又具有納米材料獨特的結(jié)構(gòu)，在分子電路、分子記 憶設(shè)備、光電子器件、修飾電極、傳感器、先進復(fù)合材料、生命科學(xué)和藥物靶向控制釋放等諸多領(lǐng)域得到了良好的應(yīng)用。聚苯胺作為導(dǎo)電高分子材料的典型代表之一，具有原料易得、合成簡便、優(yōu)異的電性能和電化學(xué)性能，特別還具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和環(huán)境友好的特點，在導(dǎo)電高聚物中有著非常重要的地位，一直為導(dǎo)電高分子材料領(lǐng)域的研究熱點。它在超級電容器、化學(xué)電源、抗靜電、電致變色、親水材料、電磁屏蔽和生物化學(xué)傳感器等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。現(xiàn)有的聚苯胺納米結(jié)構(gòu)的制備方法有模板法、自組裝法、電紡織法、界面聚合法、表面活性劑法和電化學(xué)方法等。其中電化學(xué)方法因操作簡單且對聚苯胺形貌可控性強而倍受廣大學(xué)者和工程師所青睞。電化學(xué)方法主要包括循環(huán)伏安法[J. Electroanal. Chem. 568 (2004) : 189]、恒電位法[J. Electroanal. Chem. 242 (1988) : 243]和恒電流法[J. Electroanal.Chem. 177 (1984) : 293]，這三種方法制得聚苯胺為混合構(gòu)象的聚苯胺，形貌為無規(guī)則顆?；蚱瑺?，其離子交換容量小、比電容小且循環(huán)穩(wěn)定性差；脈沖電流法[Thin Solid Films450 (2004) : 233，以及 Synth. Met. 157 (2007) : 98]和單極脈沖法[Synth. Met. 162(2012) : 107，以及中國專利CN101942090A]，這兩種方法制得聚苯胺同樣為混合構(gòu)象聚苯胺，但形貌為有規(guī)則的納米纖維和納米棒，其電化學(xué)性能高于前三種方法制得聚苯胺。目前有關(guān)聚苯胺的構(gòu)象異構(gòu)和其構(gòu)象引起的化學(xué)和物理性質(zhì)變化的理論和技術(shù)的研究少之又少，通過構(gòu)象異構(gòu)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(xié)同發(fā)揮到極致。聚苯胺異構(gòu)形式直接決定了聚苯胺本身的電子屬性、光學(xué)屬性、磁性屬性、結(jié)構(gòu)屬性和機械屬性。聚苯胺構(gòu)象異構(gòu)主要包括位置異構(gòu)、順式/反式異構(gòu)和旋轉(zhuǎn)異構(gòu)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(gòu)象的聚苯胺導(dǎo)電高分子材料，或有少量摻雜其它異構(gòu)形式的聚苯胺使其本質(zhì)屬性得到驚人的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種單一順式構(gòu)象聚苯胺導(dǎo)電高分子材料，其特點是所述材料的結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1.一種單一順式構(gòu)象聚苯胺導(dǎo)電高分子材料，其特征在于，所述材料的結(jié)構(gòu)式為
2.如權(quán)利要求I所述的單一順式構(gòu)象聚苯胺導(dǎo)電高分子材料，其特征在于，所述單一順式構(gòu)象聚苯胺導(dǎo)電高分子材料的比電容在900 1200F g—1之間。
3.如權(quán)利要求I所述的單一順式構(gòu)象聚苯胺導(dǎo)電高分子材料，其特征在于，所述單一順式構(gòu)象聚苯胺導(dǎo)電高分子材料的循環(huán)穩(wěn)定性好，經(jīng)2000次充放電后比容量保持在原來的85%或以上。
4.如權(quán)利要求3所述的單一順式構(gòu)象聚苯胺導(dǎo)電高分子材料，其特征在于，所述單一順式構(gòu)象聚苯胺導(dǎo)電高分子材料經(jīng)2000次充放電后比容量保持在原來的95%或以上。
5.如權(quán)利要求1-3任一所述單一順式構(gòu)象聚苯胺導(dǎo)電高分子材料的制備方法，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(nèi)，將苯胺的硫酸溶液加到電化學(xué)反應(yīng)池中，在工作電極上進行脈沖電聚合，聚合完畢后用大量水清洗，去除表面附著反應(yīng)物，得到單一順式構(gòu)象聚苯胺導(dǎo)電高分子材料； 其特征在于所述脈沖的脈沖信號為脈沖電壓0.8 I. I V，脈沖開時間為0.OOls 0. 01s，隨后控制截斷時間內(nèi)電流為零，脈沖通斷比控制在1:100 1:10。
6.如權(quán)利要求5所述的單一順式構(gòu)象聚苯胺導(dǎo)電高分子材料的制備方法，其特征在于，所述電化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)溫度在0-25°C。
7.如權(quán)利要求5或6所述的單一順式構(gòu)象聚苯胺導(dǎo)電高分子材料的制備方法，其特征在于，所述電化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)溫度在0°C左右。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單一順式構(gòu)象聚苯胺導(dǎo)電高分子材料及其制備方法，所述單一順式構(gòu)象聚苯胺導(dǎo)電高分子材料中苯環(huán)是順式螺旋方向連接，分子量為4500～30000，兩個苯環(huán)與氮原子夾角為135°～175°，該材料是通過電化學(xué)聚合方法制得。與現(xiàn)有的聚苯胺材料相比，具有更低的電荷傳遞阻力、更高的表觀擴散系數(shù)、更好的親水性、更高的離子交換容量、超強的穩(wěn)定性以及優(yōu)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(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者王忠德, 郝曉剛, 王艷紅, 韓念琛, 張忠林, 馬旭莉, 劉世斌 申請人:太原理工大學(xué)