[发明专利]聚3‑乙基磺酸根吡咯/吡咯插层水滑石复合材料及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚3-乙基磺酸根吡咯/吡咯插层水滑石复合材料及其制备工艺，属于有机-无机复合材料技术领域。

背景技术

导电聚合物，又称导电高分子，是指能通过掺杂或者复合等手段，使得电导率可以达到半导体和导体范围内的聚合物。有吡咯黑之称的聚吡咯(PPy)由于其优异的导电性以及简单的合成工艺而得到了更加深入的研究。但是未修饰的聚吡咯有稳定性不高、难溶于有机溶剂、难于加工等缺点，这也制约了其更广泛的应用。为了改善PPy的性能，研究人员通过大量研究发现在其合成过程中加入各种添加剂或与纳米粒子进行掺杂复合，不仅能够有效提高PPy的电导率，而且还能够改善其热稳定性以及机械延展性，使得PPy复合材料表现出更优良的光电性能，因而近年来成为国内外研究的热点。

水滑石类插层材料(LDHs)是由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成的化合物，其组成通式可表示为：[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·mH₂O，式中M²⁺为二价金属阳离子，M³⁺为三价金属阳离子；A^n-为层间阴离子；x为M³⁺/(M²⁺+M³⁺)的摩尔比值；m为层间水分子的个数。其中，常见的二价金属离子M²⁺有Mg²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Ca²⁺、Mn²⁺、Co²⁺、Fe²⁺等，三价金属离子M³⁺有Al³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、Ga³⁺、Mn³⁺、Co³⁺等。LDHs材料的特殊结构使其同时具备了主体层板和插层客体的许多优点，在催化、磁性、吸附、电化学、医药等许多领域获得了实际应用或展现出一定的应用前景。

将聚吡咯与无机纳米材料复合形成有机/无机纳米复合材料逐渐受到科研工作者的重视，该复合材料不仅由于无机物的引入改善了聚吡咯的原有导电等性能，而且因为聚吡咯与无机物之间的相互作用，使得该类复合材料的性能优于单一组分性能的简单加和。2012年，上海师范大学的成敏在其毕业论文《二氧化锰/聚吡咯复合材料的制备和电化学性能研究》中，釆用化学原位聚合法合成了二氧化锰/聚吡咯复合材料，研究发现MnO₂/PPy复合材料具有很高的比电容，400次循环后衰减约20％，具有良好的商业化应用价值。在New layered double hydroxides intercalated with substituted pyrroles.1.In situ polymerization of4-(1H-pyrrol-1-yl)benzoate[J].The Journal of Physics and Chemistry of Solids，2006，67(5-6)：968一文中，Tronto Jairo等人将吡咯衍生物插层进水滑石层间，制备了吡咯/水滑石复合层状材料，并采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、¹³C核磁等分析了该材料的结构特点，并且发现在合成过程中部分吡咯衍生物在水滑石层间发生了聚合。

目前国内外尚无有关采用层间原位聚合法制备聚3-乙基磺酸根吡咯/吡咯共轭聚合物插层水滑石的文献及专利报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚3-乙基磺酸根吡咯/吡咯插层水滑石复合材料，该材料具有导电性能好、机械强度高、稳定性好、耐腐蚀性气体、耐酸碱的特点；本发明同时提供其制备工艺。

本发明所述的聚3-乙基磺酸根吡咯/吡咯插层水滑石复合材料，其化学式为：

[(M²⁺)_1-x(M³⁺)_x(OH)₂]^x+(PPES/Py)^n-_x/n·mH₂O