[发明专利]一种铜催化低成本高度结晶聚苯胺的制备方法

说明书

本发明属于聚苯胺制备的技术领域，公开了一种铜催化低成本高度结晶聚苯胺的制备方法。所述方法：以有机溶剂为反应介质，苯在在催化剂铜和助催化剂冰醋酸的作用下反应，后续处理，获得聚苯胺；所述反应在室温以及大气的环境下进行。本发明无需采用强氧化剂和强酸，并且在室温、大气环境下进行反应，具有环境友好的特点；本发明的方法简单、成本低，后处理方便，有利于工业化大批量生产。所制备的聚苯胺具有高度结晶的特点。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，涉及一种铜催化高度结晶聚苯胺材料的制备方法。

背景技术

聚苯胺在气体传感器、超级电容器、非线性光学等多个领域有广阔应用前景。聚苯胺可呈现绝缘、半导体和导电三种状态。通过质子酸掺杂可提高聚苯胺的导电性，中和质子酸则可降低导电性。不同导电状态之间的转换是可逆的，从而为聚苯胺的应用提供了广泛的可能性。聚苯胺的分子链具有一定的结晶倾向，但聚合物中的分子长链易于缠绕，获得高度结晶的聚苯胺较为困难。聚苯胺的合成工艺以化学氧化法为主，一般通过将苯胺前驱体与过硫酸铵、FeCl₃、双氧水等氧化剂混合，在酸性环境下使其交联聚合。化学法适用于大规模生产，便于原位掺杂，但由于使用强氧化剂和强酸，环境负担较大。聚苯胺也可采用电化学法合成，可方便地调控产物的性能。但电化学法选择性较差，易出现局部过氧化，不利于大规模生产。化学氧化法和电化学法制备的聚苯胺表现出一定的结晶性，但在X射线衍射谱中衍射峰的强度较弱，并伴随有明显的非晶特征，即出现展宽的弥散山包峰型。

本发明提供了一种采用铜为催化剂的低成本、并高度结晶的聚苯胺的催化合成方法。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种低成本且高度结晶的聚苯胺的制备方法。本发明的方法简单，成本低，易于工业化生产；所制备的聚苯胺高度结晶。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种铜催化高度结晶聚苯胺的制备方法，包括以下步骤：

1)以有机溶剂为反应介质，苯在催化剂铜和助催化剂冰醋酸的作用下反应，后续处理，获得聚苯胺；所述反应在室温以及大气的环境下进行。

所述有机溶剂为四氯化碳；

催化剂铜为铜单质的任何形式，包括但不限于铜网、铜丝、铜粉；优选地，所述催化剂的形式为铜网；优先地，所述铜催化剂选择铜网；

所述催化剂铜与苯胺的质量体积比为(0.1～5)g：1mL。

所述苯胺与有机溶剂的体积比为(0.01-0.1)：1；

所述冰醋酸与有机溶剂的体积比为(0.02-0.1)：1。

所述反应的时间为1-48h。

所述后续处理是指将聚苯胺分离出来，然后干燥处理；所述分离具体为抽滤或离心分离。

所述干燥为真空干燥，真空干燥温度为室温～60℃；优选地，所述温度为45～55℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果和优点：

(1)本发明提供的聚苯胺合成方法不需要使用强氧化剂，在室温和大气环境下反应，环境友好；

(2)本发明所制备的聚苯胺结晶效果好；

(3)本发明所提供的合成工艺操作方便，易于工业化大规模生产，成本低。

附图说明

图1为实施例1制备的聚苯胺的XRD图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的实施方式不限于此。以下实施例所用原材料均可从市场购买获得。

实施例1