本發(fā)明屬于化工領域，具體地說是一種制備聚吡咯摻雜鉬酸鹽的方法。

[

背景技術：
]

無機材料中，鉬酸鹽是很重要的一類鹽，鉬酸鹽具有獨特的光學性能和電化學性能，在傳感器、閃爍材料、磁性材料、光學纖維材料、微波、催化劑等領域已經有著廣泛的應用。

近年來，研究者們對導電聚合物的研究愈發(fā)廣泛深入，因其擁有特殊的光學、電學、力學和磁學等物理化學性質，日益用作太陽能電池、傳感器、光電材料、超級電容、記憶材料、驅動器及人造肌肉的重要組成材料。而具有納米結構的導電聚合物及其復合材料更兼具導電聚合物和納米材料的特性，在催化、傳感、醫(yī)藥衛(wèi)生、磁性材料、光學材料、微電子等領域都有巨人的潛在應用。其中，聚吡咯具有環(huán)境穩(wěn)定性好、摻雜后導電性高等優(yōu)點，因此聚吡咯納米材料將結合有機導體和納米結構的優(yōu)點，在分子導線、化學傳感器或驅動器、氣體分離膜等方面有潛在的應用。

但是由于聚吡咯在通常情況下不易溶解和熔化，加工性能很差，這限制了它的應用。

[

技術實現要素：
]

本發(fā)明的目的就是要解決上述的不足而提供一種制備聚吡咯摻雜鉬酸鹽的方法，解決了傳統(tǒng)方法制備聚吡咯摻雜鉬酸鹽的過程中產物不均勻、穩(wěn)定性低、成本高、操作復雜等技術問題。

為實現上述目的設計一種制備聚吡咯摻雜鉬酸鹽的方法，包括以下步驟：

1)以惰性電極作為陽極，以惰性電極為陰極，以含有鉬酸鈉與吡咯分散的混合水溶液為陽極液，以酸溶液、堿溶液或鹽溶液為陰極液，在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，控制溫度為室溫至90℃，采用恒流電解或恒壓電解的方式進行電解；在所述陽極液中，所述吡咯分散的混合水溶液為吡咯加入鉬酸鈉水溶液后超聲分散1-4h后得到的溶液；所述酸溶液為濃度為0.001-1mol/L的鹽酸水溶液或濃度為0.001-1mol/L的硫酸水溶液，所述堿溶液為濃度為0.001-1mol/L的氫氧化鈉水溶液或濃度為0.001-1mol/L的氫氧化鉀水溶液，所述鹽溶液為濃度為0.001-1mol/L的氯化鈉水溶液或濃度為0.001-1mol/L的碳酸鈉水溶液；所述恒流電解的電流為0.08-0.8A，電流密度為1-100mA/cm²；所述恒壓電解的電壓范圍10-300V；

2)電解完后，將陽極室得到的溶液在80-120℃下烘干，所得粉末邊過濾邊清洗后在80-120℃下烘干，然后自然冷卻至室溫，即得到聚吡咯摻雜鉬酸鹽的樣品。

進一步地，所述惰性電極為玻碳電極、石墨電極、鈦電極或鉑電極，步驟2)所得產物為聚吡咯的樣品。

進一步地，所述鉬酸鈉濃度為0.001-1mol/L，所述吡咯分散的混合水溶液濃度為1-100g/L。

進一步地，所述陽離子膜為全氟磺酸陽離子交換膜。

本發(fā)明還提供了一種制備聚吡咯摻雜鉬酸鹽的方法，包括以下步驟：

1)以陽極可溶性金屬作為陽極，以惰性電極為陰極，以含有鉬酸鈉與吡咯分散的混合水溶液為陽極液，以酸溶液、堿溶液或鹽溶液為陰極液，在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，控制溫度為室溫至90℃，采用恒流電解或恒壓電解的方式進行電解；在所述陽極液中，所述吡咯分散的混合水溶液為吡咯加入鉬酸鈉水溶液后超聲分散1-4h后得到的溶液；所述酸溶液為濃度為0.001-1mol/L的鹽酸水溶液或濃度為0.001-1mol/L的硫酸水溶液，所述堿溶液為濃度為0.001-1mol/L的氫氧化鈉水溶液或濃度為0.001-1mol/L的氫氧化鉀水溶液，所述鹽溶液為濃度為0.001-1mol/L的氯化鈉水溶液或濃度為0.001-1mol/L的碳酸鈉水溶液；所述恒流電解的電流為0.08-0.8A，電流密度為1-100mA/cm²；所述恒壓電解的電壓范圍10-300V；

2)電解完后，將陽極室得到的溶液在80-120℃下烘干，所得粉末邊過濾邊清洗后在80-120℃下烘干，然后自然冷卻至室溫，即得到聚吡咯摻雜鉬酸鹽。

進一步地，所述金屬為Cu、Fe、Ni或Zn陽極可溶性金屬，步驟2)所得產物為聚吡咯摻雜鉬酸銅、聚吡咯摻雜鉬酸鐵、聚吡咯摻雜鉬酸鎳或聚吡咯摻雜鉬酸鋅的樣品。

進一步地，所述鉬酸鈉濃度為0.001-1mol/L，所述吡咯分散的混合水溶液濃度為1-100g/L。

進一步地，所述陽離子膜為全氟磺酸陽離子交換膜。

進一步地，所述金屬為Fe或Ni陽極可溶性金屬，所述陽極液為含有去極化劑的鉬酸鈉和吡咯分散的混合水溶液，所述去極化劑的濃度為鉬酸鈉水溶液濃度的1/10。

進一步地，所述去極化劑為可溶性氯化物、檸檬酸鹽、酒石酸鹽中的任一種或兩種以上的混合物，所述可溶性氯化物為氯化銨或氯化鈉，所述檸檬酸鹽為檸檬酸鈉、檸檬酸銨或檸檬酸氫銨，所述酒石酸鹽為酒石酸鈉、酒石酸氫鈉、酒石酸銨或酒石酸氫銨。

本發(fā)明同現有技術相比，通過一步即可短時間內制備出聚吡咯與鉬酸鹽摻雜的前驅體，并且本發(fā)明的方法具有鉬酸鹽與聚吡咯比例可控、反應條件溫、反應溫度低和操作簡單，穩(wěn)定性高，制備得到的聚吡咯摻雜鉬酸鹽樣品純凈、無雜質、分布均勻等優(yōu)點，且后續(xù)處理簡單，投資小，合成量大；此外，本發(fā)明所用的陰極液范圍廣，酸液、堿液及鹽液均可以，而且電解過程無論是恒流電解或恒壓電解的方式，都能得到純凈分布均勻的聚吡咯摻雜鉬酸鹽產物。

[附圖說明]

圖1是本發(fā)明實施例鉬酸鐵與聚吡咯摻雜鉬酸鐵的SEM對比圖；

圖2是本發(fā)明實施例鉬酸鐵與聚吡咯摻雜鉬酸鐵的IR對比圖。

[具體實施方式]

本發(fā)明提供了一種制備聚吡咯摻雜鉬酸鹽的方法，包括如下步驟：1)以惰性電極或陽極可溶性金屬作為陽極，以惰性電極為陰極，以含有鉬酸鈉與吡咯分散的混合水溶液為陽極液，以酸溶液、堿溶液或鹽溶液為陰極液，在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，控制溫度為室溫至90℃，采用恒流電解或恒壓電解的方式進行電解；鉬酸鈉濃度為0.001-1mol/L；吡咯分散的水溶液濃度為1-100g/L；酸溶液為濃度為0.001-1mol/L的鹽酸水溶液或濃度為0.001-1mol/L的硫酸水溶液；堿溶液為濃度為0.001-1mol/L的氫氧化鈉水溶液或濃度為0.001-1mol/L的氫氧化鉀水溶液；鹽溶液為濃度為0.001-1mol/L的氯化鈉水溶液或濃度為0.001-1mol/L的碳酸鈉水溶液；陽離子膜為全氟磺酸陽離子交換膜；恒流電解的電流為0.08-0.8A，電流密度為1-100mA/cm²；恒壓電解的電壓范圍10-300V；當陽極采用惰性電極時，惰性電極為玻碳電極、石墨電極、鈦電極(如鈦網)或鉑電極；當陽極采用陽極可溶性金屬時，金屬為Cu、Fe、Ni、或者Zn陽極可溶性金屬；在陽極液中，吡咯分散的水溶液為吡咯加入鉬酸鈉水溶液后超聲分散1-4h后得到的溶液。2)電解完后，將陽極室得到的溶液在80-120℃下烘干，所得粉末邊過濾邊清洗后在80-120℃下烘干，然后自然冷卻至室溫即得到聚吡咯摻雜鉬酸鹽的樣品。

其中，陽離子膜為Nafion全氟磺酸212型陽離子交換膜。當陽極為惰性電極，步驟2)所得產物為聚吡咯的樣品。當陽極為Cu、Fe、Ni或Zn陽極可溶性金屬，步驟2)所得產物為聚吡咯摻雜鉬酸銅、聚吡咯摻雜鉬酸鐵、聚吡咯摻雜鉬酸鎳或聚吡咯摻雜鉬酸鋅的樣品。當陽極為Fe或Ni陽極可溶性金屬時，陽極液為含有去極化劑的鉬酸鈉和吡咯分散的混合水溶液，去極化劑的濃度為鉬酸鈉水溶液濃度的1/10，去極化劑為可溶性氯化物、檸檬酸鹽、酒石酸鹽中的任一種或兩種以上的混合物，可溶性氯化物為氯化銨或氯化鈉，檸檬酸鹽為檸檬酸鈉、檸檬酸銨或檸檬酸氫銨，酒石酸鹽為酒石酸鈉、酒石酸氫鈉、酒石酸銨或酒石酸氫銨。

本發(fā)明由于制備過程中采用的陽離子膜具有一定的選擇透過性，特別是Nafion系列全氟磺酸陽離子交換膜可以讓陽極室中的Na⁺離子透過離子膜進入陰極室，從而消去了Na⁺離子雜質對最終產品聚吡咯摻雜鉬酸鹽產物的影響，并且可通過對陽極液中鉬酸鈉濃度和吡咯濃度的調節(jié)和陽極種類的更換，得到不同類型不同比例的金屬鉬酸鹽和聚吡咯的摻雜物。因此本發(fā)明的制備方法具有最終所得的聚吡咯摻雜鉬酸鹽產物，具有無雜相，分布均勻，鉬酸鹽與聚吡咯比例可控，鉬酸鹽成份可選擇的特點。

下面通過具體實施例結合附圖對本發(fā)明進一步闡述，但并不限制本發(fā)明。

本發(fā)明的實施例中所用的全氟磺酸陽離子交換膜是美國杜邦公司生產的Nafion全氟磺酸212型陽離子交換膜。

實施例

(1)以陽極可溶性金屬Fe作為陽極，以惰性電極為陰極，以含有去極化劑的90ml鉬酸鈉和吡咯分散的混合水溶液為陽極液，在陽離子膜為隔膜的雙室電解槽中，采用恒流電解的方式，控制溫度范圍為室溫至50℃進行電解鉬酸鈉的水溶液20min，所述惰性電極為鈦網；所屬去極化劑為0.01mol/L的氯化鈉；所述鉬酸鈉水溶液的濃度為0.1mol/L；所屬吡咯分散液濃度為5.4g/L；所述酸溶液為濃度為0.1mol/L的鹽酸水溶液；所述陽離子膜為全氟磺酸陽離子交換膜；所述恒流電解的電流為0.6A，電流密度為85.7mA/cm²；

(2)電解完后，將陽極室得到的溶液在100℃下烘干，所得粉末邊過濾邊清洗后在100℃下烘干，然后自然冷卻至室溫即得到聚吡咯摻雜鉬酸鐵的樣品。

對比鉬酸鐵與聚吡咯摻雜鉬酸鐵的SEM圖，SEM結果如圖1，可以看出吡咯發(fā)生了明顯的聚合，形成的球形聚合體也很均勻。

對比鉬酸鐵與聚吡咯摻雜鉬酸鐵的IR譜圖，IR結果如圖2，可以看出，聚吡咯摻雜鉬酸鐵的樣品有明顯的聚吡咯峰。

綜上所述，本發(fā)明的一種聚吡咯摻雜鉬酸鹽的制備方法，可得到純凈的、分布均勻的聚吡咯摻雜鉬酸鹽的材料。

本發(fā)明并不受上述實施方式的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。