[发明专利]一种简单可控的制备空心球聚苯胺材料的新方法

说明书

本发明公开一种简单可控的制备空心球聚苯胺材料的新方法，包括：通过乳液聚合法合成了聚苯乙烯球体材料，并将材料在98％的浓硫酸条件下、40℃磺化4小时，以制备磺化聚苯乙烯在本发明中，溶剂极性的增加会导致聚苯胺的壁厚增加。使用六种极性较小或较大的溶剂，相应的聚苯胺材料的壁厚分别从55nm减小至36nm。该方法的发展提供了一种控制低成本制备具有各种形貌的纳米空心球聚苯胺材料的方法。使用不同极性的溶剂在制备球形聚苯胺材料时显示出很大的差异。另外，随着溶剂极性的增加，材料表面的皱纹逐渐消失，并且会出现一些结构性裂纹。

技术领域

本发明涉及技术领域，尤其涉及一种简单可控的制备空心球聚苯胺材料的新方法。

背景技术

聚苯胺(PANI)是一种重要的高分子有机导电聚合物。它在超级电容器，有机催化，气体传感器和其他领域中起着重要作用。不同的聚合方法可以合成具有不同形态的聚苯胺，例如聚苯胺纳米管，纳米纤维，纳米线，纳米球等。

在过去的十年中，中空球形聚苯胺(HS-PANI)颗粒由于其特殊的形态，出色的电化学和催化性能等而备受关注。J.Zhu等人，首先使用聚苯乙烯软模板法制备中空球聚苯胺负载的金纳米颗粒催化剂，并将其应用于电化学。从那时起，已开发并应用了多种类型的合成核-壳结构聚苯胺方法。在这里，我们涉及了一种利用溶剂极性的差异对聚苯胺前体进行预处理的方法，并以方便有效的方式制备了具有各种表面形态的空心球聚苯胺(HS-PANI)。

发明内容

本发明涉及了一种利用溶剂极性的差异对聚苯胺前体进行预处理的方法，并以方便有效的方式制备了具有各种表面形态的空心球聚苯胺(HS-PANI)。

一种简单可控的制备空心球聚苯胺材料的新方法，其特征在于，包括：

通过乳液聚合法合成了聚苯乙烯球体材料，并将材料在98％的浓硫酸条件下、40℃磺化4小时，以制备磺化聚苯乙烯。

将苯胺单体引入，通过过硫酸钠氧化聚合，在磺化聚苯乙烯球体表面将聚苯胺涂覆，制备以聚苯乙烯球体为核，聚苯胺为壳的材料。

将聚苯乙烯单体刻蚀，制备了聚苯胺空心球体材料。

将制备的空心球体聚苯胺材料用不同极性大小的溶剂彻底清洗。依次使用极性增加的溶剂，分别使用正己烷，甲苯，氯仿，丙酮，甲醇和水。

清洗完毕后将材料在真空干燥箱中于80℃干燥24小时后收集，最终制备了不同形貌的球体聚苯胺材料。

优选地，所述将制备的空心球体聚苯胺材料用不同极性大小的溶剂分别清洗3次，每次采用10mL不同极性的溶剂清洗。

在本发明中，溶剂极性的增加会导致聚苯胺的壁厚增加。使用六种极性较小或较大的溶剂，相应的聚苯胺材料的壁厚分别从55nm减小至36nm。该方法的发展提供了一种控制低成本制备具有各种形貌的纳米空心球聚苯胺材料的方法。使用不同极性的溶剂在制备球形聚苯胺材料时显示出很大的差异。另外，随着溶剂极性的增加，材料表面的皱纹逐渐消失，并且会出现一些结构性裂纹。

通过控制不同的极性溶剂合成了具有不同形貌的空心球形聚苯胺材料。溶剂极性的增加导致球形聚苯胺的壁厚度的减小。结果表明，用正己烷处理的聚苯胺显示出明显的突起和“荔枝”样结构，而用甲醇处理的聚苯胺显示出光滑的空心球结构。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为不同极性溶剂合成的HS-PANI颗粒的SEM图像；

图2为不同极性溶剂合成的HS-PANI颗粒的TEM图像；

其中，图1中：(A)为正己烷，(B)为甲苯，(C)为氯仿，(D)为丙酮，(E)为甲醇，(F)为水；