CN103539942A - 一种聚2,3,5,6-四氟苯胺纳米结构的制备方法 - Google Patents

一种聚2,3,5,6-四氟苯胺纳米结构的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种聚2,3,5,6-四氟苯胺纳米结构的制备方法，包括以下步骤：配料：将2,6-二氟苯胺单体和模板剂加入去离子水中搅拌形成乳液，另取引发剂溶于另一盛有去离子水的烧杯中，再以两秒每滴的速度加入之前配制的乳液中，混合液颜色逐渐变蓝再变黑；恒温反应；洗涤；干燥。本发明工艺简单，成本低廉，合成材料的微观形貌可通过模板剂控制，合成的纳米结构的聚2,3,5,6-四氟苯胺可应用于防腐和微波吸收涂层、气敏和生物传感器、超级电容器、电催化等领域。

Description

一种聚2,3,5,6-四氟苯胺纳米结构的制备方法
技术领域
本发明涉及一种四氟苯胺纳米结构的制备方法，特别是涉及一种聚2,3,5,6-四氟苯胺纳米结构的制备方法，属于材料化学技术领域。
背景技术
聚2,3,5,6-四氟苯胺是一种全氟取代聚苯胺衍生物，聚苯胺苯环骨架上的氢原子全部被氟原子取代，由于氟原子的强烈吸电子作用，聚2,3,5,6-四氟苯胺聚合物链的共轭长度较短，有很好的溶解性和环境稳定性，同时还具有较好的透明性，但氧化聚合也较为困难。
聚2,3,5,6-四氟苯胺的合成主要通过电化学聚合实现，Astratine等人用电化学聚合的方法合成聚2,3,5,6-四氟苯胺的多孔薄膜；Niessen等人用电化学聚合的方法合成聚2,3,5,6-四氟苯胺的催化电极。Ligiero和Mirand用交叉偶联得方法合成了聚2,3,5,6-四氟苯胺，但该方法合成路线复杂，条件苛刻，需要昂贵的催化剂，成本较高。聚2,3,5,6-四氟苯胺纳米结构的简单化学氧化聚合目前尚无报道。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种聚2,3,5,6-四氟苯胺纳米结构的制备方法。
一种聚2,3,5,6-四氟苯胺纳米结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 
（1）配料：将2,6-二氟苯胺单体和模板剂加入去离子水中搅拌形成乳液，另取引发剂溶于另一盛有去离子水的烧杯中，再以两秒每滴的速度加入之前配制的乳液中，混合液颜色逐渐变蓝再变黑；
（2）恒温反应；
（3）洗涤；
（4）干燥。  
所述的2,3,5,6-四氟苯胺单体在最后混合溶液中的浓度为0.05～0.25 mol / L。
所述的模板剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、三氟乙酸、a-萘磺酸、b-萘磺酸中的一种，模板剂在最后混合溶液中的浓度为0.05～0.5 mol / L。
所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、重铬酸钾、高锰酸钾中的一种；加入引发剂的摩尔量是反应体系中2,3,5,6-四氟苯胺单体摩尔量的1.5～4倍。
所述恒温反应为混合溶液25～60℃下持续搅拌48～72小时，保温设备为能控温的烘箱。
所述的洗涤为对于步骤（2）得到的纳米粉体，用去离子水洗涤，洗涤后采用离心机沉淀或抽滤设备进行过滤，过滤产物重新在去离子水中分散，反复过滤直到滤液pH值为7。
所述的干燥为对于步骤（3）得到的纳米粉体，放在50～70℃的烘箱中烘干。
本发明工艺简单，成本低廉，合成材料的微观形貌可通过模板剂控制。所得产物可应用于可应用于防腐和微波吸收涂层、气敏和生物传感器、超级电容器、电催化等领域。
附图说明
图1  为采用本发明实施例1合成聚2,3,5,6-四氟苯胺的的场发射扫描电镜照片。
图2  为采用本发明实施例4合成聚2,3,5,6-四氟苯胺的的场发射扫描电镜照片。
图3  为采用本发明实施例1合成聚2,3,5,6-四氟苯胺在10 ppm NH3气体中的响应曲线。
具体实施方式
实施例1：海胆状聚2,3,5,6-四氟苯胺纳米颗粒的合成。
5 mmol 2,3,5,6-四氟苯胺单体和5 mmol三氟乙酸加入50 mL 去离子水中搅拌形成乳液。另取10 mmol过硫酸钾溶于50 mL 去离子水中并以两秒每滴的速度加入之前配制的乳液中，混合液颜色逐渐变蓝再变黑。混合溶液30℃下持续搅拌72 小时，杯底有黑色沉淀生成。将生成产物用去离子水多次洗涤至中性，放入60℃烘箱中保温8小时干燥，得到聚2,3,5,6-四氟苯胺。产率为22.3%。产物透射电镜照片如图1所示，产物为海胆状结构，尺度约200～300纳米，分支处直径约30～40纳米。将得到的粉体分散涂于六脚陶瓷管气敏测试元件上，采用WS-30A型气敏元件测试系统测试不同浓度下对NH3气体的响应。图3显示在10 ppm NH3气氛下有明显的响应，10 ppm NH3气体灵敏度达到为1.2。
实施例2、3：
重复实施例1，但分别用重铬酸钾和高锰酸钾代替过硫酸铵，得到聚2,3,5,6-四氟苯胺纳米线。产率分别为53.7%和61.5%。
实施例4：聚2,6-二氟苯胺纳米线的合成。
5 mmol 2,3,5,6-四氟苯胺单体和10 mmol b-萘磺酸加入50 mL 去离子水中搅拌形成乳液。另取10 mmol过硫酸钾溶于50 mL 去离子水中并以两秒每滴的速度加入之前配制的乳液中，混合液颜色逐渐变蓝再变黑。混合溶液30℃下持续搅拌72 小时，杯底有黑色沉淀生成。将生成产物用去离子水多次洗涤至中性，放入60℃烘箱中保温8小时干燥，得到聚2,3,5,6-四氟苯胺。产率为37.7%。产物透射电镜照片如图2所示，产物为缠结在一起的纳米线结构，直径约70～150纳米。该材料制备敏感元件在10 ppm NH3气体灵敏度为1.4。
实施例5：
重复实施例3，但在60℃下恒温反应，得到聚2,3,5,6-四氟苯胺纳米线。产率分别57.9%。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种聚2,3,5,6-四氟苯胺纳米结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 
（1）配料：将2,3,5,6-四氟苯胺单体和模板剂加入去离子水中搅拌形成乳液，另取引发剂溶于另一盛有去离子水的烧杯中，再以两秒每滴的速度加入之前配制的乳液中，混合液颜色逐渐变蓝再变黑；
（2）恒温反应；
（3）洗涤；
（4）干燥。  
2.根据权利要求1所述一种聚2,3,5,6-四氟苯胺纳米结构的制备方法，其特征在于，所述的2,3,5,6-四氟苯胺单体在最后混合溶液中的浓度为0.05～0.25 mol / L。
3.根据权利要求1所述一种聚2,3,5,6-四氟苯胺纳米结构的制备方法，其特征在于，所述的模板剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、三氟乙酸、a-萘磺酸、b-萘磺酸中的一种，模板剂在最后混合溶液中的浓度为0.05～0.5 mol / L。
4.根据权利要求1所述一种聚2,3,5,6-四氟苯胺纳米结构的制备方法，其特征在于，所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、重铬酸钾、高锰酸钾中的一种；加入引发剂的摩尔量是反应体系中2,3,5,6-四氟苯胺单体摩尔量的1.5～4倍。
5.根据权利要求1所述一种聚2,3,5,6-四氟苯胺纳米结构的制备方法，其特征在于，所述恒温反应为混合溶液25～60℃下持续搅拌48～72小时，保温设备为能控温的烘箱。
6.根据权利要求1所述一种聚2,3,5,6-四氟苯胺纳米结构的制备方法，其特征在于，所述的洗涤为对于步骤（2）得到的纳米粉体，用去离子水洗涤，洗涤后采用离心机沉淀或抽滤设备进行过滤，过滤产物重新在去离子水中分散，反复过滤直到滤液pH值为7。
7.根据权利要求1所述一种聚2,3,5,6-四氟苯胺纳米结构的制备方法，其特征在于，所述的干燥为对于步骤（3）得到的纳米粉体，放在50～70℃的烘箱中烘干。
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