[发明专利]一种表面改性纳米纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米纤维材料制作技术领域，具体涉及一种表面改性纳米纤维的制备方法。

背景技术

在众多导电聚合物材料中，聚苯胺因原料易得、制备过程简单、易于得到不同形貌的纳米级产物，并且其掺杂及解掺杂过程可逆、导电性能良好、电化学性质稳定和环境稳定性好等一系列的优点，成为目前最受关注的导电聚合物之一。纳米结构的聚苯胺由于同时具有纳米结构材料和导电聚合物的独特性质，在分子器件、催化、分离、药物释放、能量存储、微波吸收和传感器等领域均有潜在的用途。

通过传统化学氧化法制备的纳米结构聚苯胺的可加工性能较差；界面聚合法虽然能够形成形貌良好的聚苯胺纳米纤维，但由于需要引入有机溶剂，这些有机溶剂会对人类的健康和生存环境产生严重的危害；模板法的后处理过程复杂，且聚合产物的形貌、尺寸可控性差，产率低。

二次掺杂是通过在特定体系中先制备得到最佳形貌的聚苯胺纳米结构，再利用其可逆的掺杂及解掺杂特性，二次掺杂上具有特殊功能的官能团，开发出同时拥有最佳的纳米结构和功能化应用官能团的新型聚苯胺纳米材料。但其中间步骤（如洗涤、干燥、研磨等）造成了资源浪费以及能量损失，使得生成的二次掺杂聚苯胺并没有达到预期的良好性能。因此，为了更好地适应对聚苯胺材料的需求，提供更能迎合可持续发展战略的纳米结构的制备新方法，对于可大规模生产聚苯胺纳米结构的制备方法的研究迫在眉睫。

与传统的纤维膜相比，纳米纤维膜具有单位面积的官能基团数量大，有利于与靶体充分接触，利用效率高等特点。由于只有纤维表面的官能基团才能与靶体接触，发挥其功能，而纤维内的官能基团由于包覆作用而失去了与靶体接触的机会，从而失去了作用。因此，如何对纳米纤维表面进行化学、物理处理，形成微观多层次结构如微孔、微纳结构的凹凸等，可以提高其比表面积，提高官能基团与靶体接触的面积，大大提高其利用效率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种表面改性纳米纤维的制备方法，可获得形貌可控的聚苯胺的纳米纤维，大大提高了合成高比表面积的聚苯胺纳米纤维的效率及产率，制作方法简单易行，具有稳定可靠的优点，可广泛应用于金属离子的吸附与分离及药物释放、能量存储、微波吸收和传感器等领域。

本发明采取的技术方案为：

一种表面改性纳米纤维的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

（1）制苯胺原液：按照摩尔比为5：0.1取苯胺和氧化剂分别溶于浓度为0.4-0.6mol/l的甲酸溶液中，保持反应温度为50-60℃，充分反应3-4h；

（2）制本征态的聚苯胺：将上述原液加入浓度为0.6-0.8 mol/l的氨水还原反应8-10h；

（3）纳米材料的表面改性：按照重量比为0.05：1取添加剂和表面改性剂混合，加入上述制得的本征态的聚苯胺中，控制温度为40-50℃，超声分散2-3h；

（4）制纳米纤维：将所得产物减压过滤，用重量比为1：2的乙醇和去离子水的混合溶剂进行清洗至中性，然后放入真空干燥箱中干燥即得。

所述的步骤（1）中的氧化剂为过硼酸钠或过硼酸钾。

所述的步骤（3）中的表面活性剂为十二烷基硫酸钠和硬脂酸钠按照质量比1：2组成的混合物。

所述的步骤（3）中的添加剂为纳米二氧化钛、纳米氧化锌按照质量比2：1组成的混合物。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明首先在适合的掺杂酸环境中获得高质量的掺杂纳米纤维，再利用聚苯胺的掺杂解掺杂特性对其进行二次掺杂，可获得形貌可控的聚苯胺的纳米纤维。

（2）通过表面改性，大大提高了合成高比表面积的聚苯胺纳米纤维的效率及产率，制作方法简单易行，具有稳定可靠的优点，适合大规模工业化生产。

（3）本发明的高比表面积的聚苯胺纳米纤维材料可广泛应用于金属离子的吸附与分离及药物释放、能量存储、微波吸收和传感器等领域。

具体实施方式

实施例1

一种表面改性纳米纤维的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

（1）制苯胺原液：按照摩尔比为5：0.1取苯胺和过硼酸钠或过硼酸钾分别溶于浓度为0.4mol/l的甲酸溶液中，保持反应温度为50℃，充分反应4h，

（2）制本征态的聚苯胺：将上述原液加入浓度为0.6 mol/l的氨水还原反应10h；