[发明专利]一种导电聚合物与细菌纤维素复合气凝胶及其制备方法

说明书

本申请公开了一种导电聚合物与细菌纤维素复合气凝胶及其制备方法，所述复合气凝胶组成成分至少包括：导电聚合物、细菌纤维素、与水不互溶的有机溶剂。本申请中的导电聚合物与细菌纤维素复合气凝胶不仅具有稳定的多孔的复合结构，而且具有优异的力学性能，解决了现有气凝胶力学强度差和导电性能差等问题。

技术领域

本发明属于气凝胶制备技术领域。具体涉及一种导电聚合物与细菌纤维素复合气凝胶及其制备方法。

背景技术

导电聚合物，又称导电高分子，是由高度π共轭聚合物链组成的聚合物，通过π电子的流动产生了导电的可能性。常见的导电聚合物包括聚苯胺、聚吡咯、聚3,4-乙烯二氧噻吩、聚苯撑乙烯、聚噻吩、聚呋喃等。随着科技的发展，导电聚合物广泛应用于多个领域，如电致变色材料和器件、静电屏蔽装置、温湿度传感器、气体传感器、生物传感器以及二极管、晶体管等相关电子器件等。

细菌纤维素是一种由微生物发酵合成的超细纤维网状结构高分子聚合物。细菌纤维素的结构与植物纤维素大致相同，主要区别在于细菌纤维素中不含有半纤维素、木质素。细菌纤维素具有高度的透气性、生物可相容性和可降解性，是制备气凝胶的理想原料。在细菌纤维素的分子间和分子之间存在大量的分子间和分子内氢键，较强的氢键作用使细菌纤维素的结构非常稳定。细菌纤维素来源广泛，是一种可再生、可持续发展的绿色材料。同时，结合其纤维交错的层级结构，细菌纤维素、细菌纤维素衍生物及其复合材料常被制备成不同的多功能的气凝胶材料，并广泛应用于催化、储能、吸附、传感等领域。

对于单一的细菌纤维素气凝胶而言，往往力学强度较差，同时，一般只有通过进行高温碳化处理之后才能赋予细菌纤维素气凝胶的导电性。因此，寻求一种能够提高细菌纤维素力学强度且能在非极端条件下(如超高温、超低温条件等)与之复合的材料是至关重要的。

发明内容

本发明提供了一种导电聚合物与细菌纤维素复合气凝胶及其制备方法，将导电聚合物与细菌纤维素复合所制备的气凝胶材料，其网络可以通过借助导电聚合物形成良好的导电通路，可以利用细菌纤维素交错的层级结构进行有效的传质。同时，两种材料的协同作用也可赋予复合气凝胶材料优异的力学性能和稳定性，解决了现有气凝胶力学强度差和导电性能差等问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种导电聚合物与细菌纤维素复合气凝胶，所述复合气凝胶组成成分至少包括：导电聚合物、细菌纤维素、与水不互溶的有机溶剂；

可选地，所述复合气凝胶具有由细菌纤维素的丝状纤维交错形成的三维立体网络结构；所述导电聚合物以颗粒物的形式无规则、分散的附着在所述丝状纤维的表面。

可选地，所述导电聚合物通过界面聚合法制备得到；

可选地，所述导电聚合物选自聚苯胺或聚吡咯中的至少一种。

可选地，所述导电聚合物与细菌纤维素的质量比为：0.1～5:1；

优选地，导电聚合物与细菌纤维素的质量比下限可独立选自0.1:1、0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1；导电聚合物与细菌纤维素的质量比上限可独立选自1:1、2:1、3:1、4:1、5:1；

可选地，所述细菌纤维素与所述的与水不互溶的有机溶剂的质量比为：0.01～1:100；

优选地，所述细菌纤维素与所述的与水不互溶的有机溶剂的质量比下限可独立选自0.01:100、0.05:100、0.1:100、0.15:100、0.2:100；所述细菌纤维素与所述的与水不互溶的有机溶剂的质量比上限可独立选自0.8:100、0.85:100、0.9:100、0.95:100、1:100。

根据本申请的又一个方面，上述复合气凝胶的制备方法，至少包括：

步骤(1)将交联剂、引发剂加入含有所述导电聚合物的单体、细菌纤维素、与水不互溶的有机溶剂的混合物I中进行交联反应，得到预凝胶；