[发明专利]一种原位聚合聚吡咯纳米纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种原位聚合聚吡咯纳米纤维的制备方法，属于功能高分子材料制备技术领域。

技术背景

导电聚合物纳/微米结构功能材料在高技术领域中有着重要的应用。作为“2000年诺贝尔化学奖”的研究主题，导电聚合物是一类导电性介于半导体和金属之间，性能甚至可与金属媲美的聚合物，素有“合成金属”的美称。它具有独特的电子、电化学和光学性质，因此在能源、信息存储、光电子器件、传感器、军事影身技术等方面具有重要的应用，如中国专利公开号CN101241803A，公开日为2008年8月13日，发明名称为“一种混合式超级电容器及其制造方法”，该申请案运用了聚吡咯高分子聚合物材料所具有的高电容量以及相对较低的电阻而具有的良好的电化学特性；中国专利公开号CN1673730A，公开日为2005年9月28日，发明名称为“一种聚吡咯气敏传感器”，中国专利公开号CN101249064A，公开日为2008年8月27日，发明名称为“以聚吡咯为药物载体的磺化铝酞菁药物芯片的制备方法”，运用了导电高分子聚吡咯独特的掺杂/脱掺杂性能，当其在氧化态与还原态之间变化时，会伴随着掺杂离子进入与离开导电聚合物的过程，以维持电荷的平衡的特点的特点。另外，为了进一步增加导电高分子的新的和更多的应用途径，导电高分子的新的性质不断被开发和研究，如中国专利公开号CN101928459A，公开日为2010年10月29日，发明名称为“一种制备磁性纳米聚吡咯材料的方法”，利用化学聚合或者电化学聚合的方法合成磁性聚吡咯纳米材料，使导电高分子兼具磁性能。

作为导电高分子中最为常见的一种，聚吡咯以其合成方法多样、合成反应简单、制造成本相对低廉、电导率范围大等优点备受关注，具有广阔的应用前景。由于在导电高分子的应用中需要纳米尺度的材料，因此科学家们发展了很多制备这些纳米材料的方法，运用这些方法成功的制备出了形貌不同的聚吡咯纳米结构而且通过不同的制备方法改变聚吡咯自身微观结构也可以实现其多样化的应用。如中国专利公开号CN1597732A，公开日2005年3月23日，发明名称为“导电聚吡咯纳米线的制备方法”，通过表面活性剂辅助化学氧化合成法制备导电聚吡咯纳米线；中国专利公开号CN101165092A，公开日为2008年4月23日，发明名称为“导电聚吡咯纳米空心球的制备方法”，运用吡咯单体、二氧化硅纳米球，通过超声分散加入引发剂反应的方法制备了导电聚吡咯纳米空心球；中国专利专利公开号CN102617854A，公开日为2012年8月1日，发明名称为“一种聚吡咯微球的制备方法”，采用简单的化学氧化聚合方法制备聚吡咯微球的方法；中国专利公开号CN103343394A，公开日为2013年10月9日，发明名称为“一种聚吡咯纳米纤维的制备方法”，采用笨并噻二唑类荧光剂作为掺杂剂，在水溶液中自组装制备出兼具荧光和导电性能的聚吡咯纳米纤维；中国专利公开号CN1460733A，公开日为2003年12月10日，发明名称为“交流电化学制备导电聚吡咯纳米材料的方法”，通过交流电化学制备了导电聚合物吡咯纳米纤维。聚吡咯的聚合方法很多，目前制备聚吡咯导电材料主要有化学氧化聚合、电化学聚合和模板法等聚合方法。化学氧化聚合得到的聚毗咯通常是没有任何力学强度的粉末，难溶于一般有机溶剂，不易加工成所需产品得到的，必须通过压片才能成膜，而且由于聚吡咯粉末有很高的比表面，它的化学降解也比较严重，因此制得的聚吡咯导电稳定性不好；电化学聚合虽然能得到具有良好电化学性能和机械性能的自支撑吡咯膜，但存在着单次制备量较少的缺点；模板法又分为硬模板法和软模板法，其中硬模板法虽然具有单分散性，且运用较广，但同时也有制作成本高，制备过程复杂、效率低，模板不易脱除等缺点，而软模板法虽能克服一些硬模板法的缺点如模板容易脱除，可以制备大量目标产物，可依然有产物的形貌不易控制的缺点。在2012年的文献J.Mater.Chem第22期23049-23056页公开的名称为“1D hollow α-Fe₂O₃ electrospun nanofibers as high performance anode material for lithium ion batteries”和在2009年的文献Materials Research Bulletin第6期44卷公开的名称为“Electrospinning route forα-Fe₂O₃ ceramic nanofibers and their gas sensing properties”中都有报道通过静电纺丝法制备中空Fe₂O₃纳米纤维的相关技术，但上述文献所提供的制备方案仅仅是制备了中空Fe₂O₃纳米纤维和对它的结构性能做了一些表征分析，而并没有充分运用这种中空Fe₂O₃纳米纤维。