CN103772702A - 一种聚1-萘胺纳米空心结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚1-萘胺纳米空心结构及其制备方法,其特征在于包括如下步骤:(1)配料:将1-萘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;其中所述的1-萘胺单体在最后混合溶液中的浓度为0.02~0.2mol/L;(2)恒温反应:混合溶液室温下持续搅拌;(3)洗涤;(4)干燥。本发明原料便宜易得,工艺简单,合成材料的形貌控制稳定,合成的聚1-萘胺纳米空心球和纳米管可应用于微波吸收涂层、防腐涂层、二次电池、超级电容器、气敏传感器等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种空心结构及其制备方法,特别是涉及一种聚1-萘胺纳米空心结构及其制备方法。属于材料化学技术领域。
背景技术
聚1-萘胺是一种具有稠环结构的共轭高分子, 结构为:
其在防腐涂层、电催化、电致变色等领域有一定应用前景。将聚1-萘胺制成空心的纳米结构可以使比表面大大增加,获得更优的微波吸收特性、催化特性、电化学特性等。
目前报道的聚1-萘胺合成方法主要有电化学氧化聚合和化学氧化聚合两类。Li等人用电化学聚合的方法得到表面较粗糙的聚1-萘胺薄膜;Riaz等人用在不同介质和掺杂剂条件下采用化学氧化聚合合成聚1-萘胺,得到纳米颗粒或纳米棒状的产物,但聚1-萘胺纳米空心结构(如纳米空心球、纳米管)的合成目前尚无报道。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种简便可行的化学氧化聚合方法,合成聚1-萘胺纳米空心结构。
本发明提供一种聚1-萘胺纳米空心结构的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)配料:将1-萘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;其中所述的1-萘胺单体在最后混合溶液中的浓度为0.02~0.2 mol / L;
(2)恒温反应:混合溶液室温下持续搅拌;
(3)洗涤;
(4)干燥。
所述模板剂为十六烷基三甲基溴化胺、十六烷基三甲基氯化胺、十二烷基三甲基溴化胺、十二烷基三甲基氯化胺、a-萘磺酸、b-萘磺酸、1,5-二萘磺酸、2,4-二硝基萘酚-7-磺酸中的一种;模板剂在最后混合溶液中的浓度为0.05~0.4 mol / L。
所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢、三氯化铁、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1-萘胺单体摩尔量的0.5~3倍。
所述的恒温反应在室温至50℃之间,恒温反应的时间为8~24小时,保温设备为能控温的水浴锅。
所述洗涤为对得到的纳米粉体,用去离子水和乙醇交替洗涤,每次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或乙醇中分散,反复过滤直到滤液pH值为7,最后一次用乙醇洗涤以方便干燥。
所述干燥为50~70 ℃的烘箱中烘干。
本发明还提供根据上述方法制备得到的一种聚1-萘胺纳米空心结构。
本发明原料便宜易得,工艺简单,合成材料的形貌控制稳定。所得产物可应用于微波吸收涂层、防腐涂层、二次电池、超级电容器、气敏传感器等领域。
附图说明
图1 为本发明合成聚1-萘胺纳米空心球的红外光谱。
图2为本发明实施例1合成聚1-萘胺纳米空心球的场发射扫描电镜照片。
图3为本发明实施例7合成聚1-萘胺纳米管的场发射扫描电镜照片。
具体实施方式
实施例1:
聚1-萘胺纳米空心球的合成:
10 mmol 1-萘胺单体和10 mmol十六烷基三甲基溴化胺加入50 mL 去离子水中搅拌形成淡红色乳液。另取10 mmol过硫酸铵溶于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。混合溶液室温下持续搅拌24 小时,杯底有黑色沉淀生成。将生成产物用去离子水和无水乙醇交替多次洗涤至中性,放入60℃烘箱中保温8 小时干燥,得到聚1-萘胺纳米空心球粉体。产率为94.1%。产物透射电镜照片如图2所示,空心球平均尺寸约75纳米,壁厚约12纳米。
附图1中(a) 为实施例1合成聚1-萘胺纳米管的红外光谱,(b) 为实施例7合成聚1-萘胺纳米管的红外光谱。两红外图谱相似,解析如下:3432 cm-1处吸收峰对应于-NH2中的N-H键的伸缩振动;1655 cm-1 吸收峰对应于萘环骨架伸缩振动;1599 cm-1 和1508 cm-1 吸收峰对应萘环上醌式结构伸缩振动;1301 cm-1 峰对应于苯环上C-N 键的伸缩振动;1162 cm-1 峰对应于B-N=Q结构的振动;1032 cm-1对应于萘环的面内弯曲振动;764 cm-1对应于萘的C-H面外弯曲振动特征吸收。
实施例2:
2 mmol 1-萘胺单体和 5 mmol十六烷基三甲基溴化胺加入50 mL 去离子水中搅拌形成乳液。另取1 mmol过硫酸铵溶于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。混合溶液室温下持续搅拌24 小时,杯底有黑色沉淀生成。将生成产物用去离子水和无水乙醇交替多次洗涤至中性,放入60℃烘箱中保温8 小时干燥,得到聚1-萘胺纳米空心球粉体。产率为77.5%。
实施例3:
20 mmol 1-萘胺单体和 30 mmol十六烷基三甲基溴化胺加入50 mL 去离子水中搅拌形成乳液。另取20 mmol过硫酸铵溶于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。混合溶液室温下持续搅拌24 小时,杯底有黑色沉淀生成。将生成产物用去离子水和无水乙醇交替多次洗涤至中性,放入60℃烘箱中保温8 小时干燥,得到聚1-萘胺纳米空心球粉体。产率为73.9%。
实施例4、5、6:
重复实施例1,但分别用十六烷基三甲基氯化胺、十二烷基三甲基溴化胺、十二烷基三甲基氯化胺代替十六烷基三甲基溴化胺,得到聚1-萘胺纳米空心球粉体。产率分别为86.6%、82.5%和80.3%。
实施例7:
聚1-萘胺纳米管的合成:
10 mmol 1-萘胺单体和10 mmol b-萘磺酸加入50 mL 去离子水中搅拌形成淡红色乳液。另取10 mmol过硫酸铵溶于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。混合溶液室温下持续搅拌24 小时,杯底有黑色沉淀生成。将生成产物用去离子水和无水乙醇交替多次洗涤至中性,放入60℃烘箱中保温8 小时干燥,得到聚1-萘胺纳米管粉体。产率为95.7%。透射电镜照片如图3所示:纳米管直径100—170纳米,直径大于1微米,管壁厚约40纳米。
实施例8;
2 mmol 1-萘胺单体和 5 mmol b-萘磺酸加入50 mL 去离子水中搅拌形成乳液。另取4 mmol过硫酸铵溶于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。混合溶液室温下持续搅拌24 小时,杯底有黑色沉淀生成。将生成产物用去离子水和无水乙醇交替多次洗涤至中性,放入60℃烘箱中保温8 小时干燥,得到聚1-萘胺纳米管粉体。产率为81.1%。
实施例9:
20 mmol 1-萘胺单体和 40 mmol b-萘磺酸加入50 mL 去离子水中搅拌形成乳液。另取20 mmol过硫酸铵溶于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。混合溶液室温下持续搅拌24 小时,杯底有黑色沉淀生成。将生成产物用去离子水和无水乙醇交替多次洗涤至中性,放入60℃烘箱中保温8 小时干燥,得到聚1-萘胺纳米管粉体。产率为84.2%。
实施例10、11、12:
重复实施例7,但分别用a-萘磺酸、1,5-二萘磺酸和2,4-二硝基萘酚-7-磺酸代替b-萘磺酸,得到聚1-萘胺纳米管粉体。产率分别为89.2%、93.1%和90.5%。
Claims (7)
1.一种聚1-萘胺纳米空心结构的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)配料:将1-萘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;其中所述的1-萘胺单体在最后混合溶液中的浓度0.02~0.2 mol / L;
(2)恒温反应:混合溶液室温下持续搅拌;
(3)洗涤;
(4)干燥。
2.根据权利要求1所述一种聚1-萘胺纳米空心结构的制备方法,其特征在于,所述模板剂为十六烷基三甲基溴化胺、十六烷基三甲基氯化胺、十二烷基三甲基溴化胺、十二烷基三甲基氯化胺、a-萘磺酸、b-萘磺酸、1,5-二萘磺酸、2,4-二硝基萘酚-7-磺酸中的一种;模板剂在最后混合溶液中的浓度为0.05~0.4 mol / L。
3.根据权利要求1所述一种聚1-萘胺纳米空心结构的制备方法,其特征在于,所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢、三氯化铁、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1-萘胺单体摩尔量的0.5~3倍。
4.根据权利要求1所述一种聚1-萘胺纳米空心结构的制备方法,其特征在于,所述的恒温反应在室温至50℃之间,恒温反应的时间为8~24小时,保温设备为能控温的水浴锅。
5.根据权利要求1所述一种聚1-萘胺纳米空心结构的制备方法,其特征在于,所述洗涤为对得到的纳米粉体,用去离子水和乙醇交替洗涤,每次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或乙醇中分散,反复过滤直到滤液pH值为7,最后一次用乙醇洗涤以方便干燥。
6.根据权利要求1所述一种聚1-萘胺纳米空心结构的制备方法,其特征在于,所述干燥为50~70 ℃的烘箱中烘干。
7.一种聚1-萘胺纳米空心结构,其特征在于,根据上述任一权利要求所述方法制备得到。
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