CN105820337A - 一种以蔗糖为模板制备导电聚吡咯的方法 - Google Patents

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    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
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    • C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/0605—Polycondensates containing five-membered rings, not condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • C08G73/0611—Polycondensates containing five-membered rings, not condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms with only one nitrogen atom in the ring, e.g. polypyrroles
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    • H01B1/127—Intrinsically conductive polymers comprising five-membered aromatic rings in the main chain, e.g. polypyrroles, polythiophenes

Abstract

本发明公开了一种以蔗糖为模板制备导电聚吡咯的方法。称取蔗糖加入到盛有30 mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5 h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入0.5 mL的吡咯，在冰水浴中继续搅拌0.5 h，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入过硫酸铵溶液，在冰水浴中连续搅拌12 h，随后用2 mL浓度为1mol/L的盐酸溶液进行掺杂，最后用去离子水对制得的产物进行洗涤、抽滤，直至滤液呈中性，所得滤饼在50℃的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得导电聚吡咯。本发明方法制备过程简单、环保、可靠，原料来源广泛、成本低廉，适合工业化生产，且制得的导电聚吡咯具有较低电阻、高比电容和高能量密度等电化学性能。

Description

一种以蔗糖为模板制备导电聚吡咯的方法
技术领域
本发明属于导电聚吡咯制备技术领域，特别涉及一种以蔗糖为模板制备导电聚吡咯的方法。具体来说，涉及一种以蔗糖为模板，吡咯通过自组装以及化学氧化聚合制备出具有优秀电化学性能的导电聚吡咯的方法。
背景技术
聚吡咯作为导电高聚合物的一种，由于其具有较高的电导率，良好的化学、环境稳定性以及独特的氧化还原机理等特点，广泛的应用于传感器、防腐材料、先进电池和超级电容器的储能材料等领域。聚吡咯由于具有环保、成本低、合成简单以及高度可逆的掺杂/脱掺杂性能，具有广泛的应用前景，是目前超级电容器领域的研究热点之一。
常用的合成聚吡咯的方法主要有电化学合成法以及化学合成法。与合成量较低的电化学方法相比，化学合成法具有成本低、产量高的优势。目前，纯聚吡咯的比电容一般保持在200~400F/g。Yang等通过界面聚合的方法合成出的聚吡咯，在扫描速率为25mV/s的条件下，比电容达到261F/g（Q.Yang,Z.Hou,T.Huang.Self-assembledpolypyrrolefilmbyinterfacialpolymerizationforsupercapacitorapplications[J].JournalofAppliedPolymerScience,2015,132(11).）。Xu等通过聚吡咯与羧甲基纤维素钠复合，在盐酸的掺杂条件下，制备的电极材料，在电流密度为0.25A/g的测试条件下，比电容为184F/g（Y.Xu,Y.Zhang.Synthesisofpolypyrrole/sodiumcarboxymethylcellulosenanosphereswithenhancedsupercapacitorperformance[J].MaterialsLetters,2015,139:145-148.）。
因此采用制备过程简单、可靠和环保的方法合成导电聚吡咯材料，对于其在电化学储能领域的应用具有重要而广泛的意义。蔗糖具有良好的水溶性，且相对于以上各种方法具有来源广泛（广泛存在于植物中）、价格低廉等优点，尤其是其分子链上的羟基可与吡咯分子形成强的氢键，适合作为制备导电聚吡咯材料的模板，获得大比表面积和结构稳定的聚吡咯材料，从而有效提高聚吡咯的电化学性能。本发明以蔗糖为模板、过硫酸铵作为氧化引发剂、通过化学氧化聚合的方法合成导电聚吡咯，是一种简单且环保的制备方法，所得导电聚吡咯材料具有良好的电化学性能，是一种理想的超级电容器电极材料，尤其是适合工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以蔗糖为模板、通过自组装技术以及化学氧化聚合的方法制备出具有优秀电化学性能的导电聚吡咯的方法。
具体步骤为：
称取蔗糖加入到盛有30mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入0.5mL的吡咯，在冰水浴中继续搅拌0.5h，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入过硫酸铵溶液，在冰水浴中连续搅拌12h，随后用2mL浓度为1mol/L的盐酸溶液进行掺杂，最后用去离子水对制得的产物进行洗涤、抽滤，直至滤液呈中性，所得滤饼在50℃的真空干燥箱中干燥24h，研磨收集，即制得导电聚吡咯。
所述蔗糖与吡咯的物质的量之比为0.25~4:1；所述过硫酸铵与吡咯的物质的量之比为1:1。
本发明方法具有以下优点：
本发明方法制备过程简单、环保、可靠，原料来源广泛、成本低廉，适合工业化生产，且制得的导电聚吡咯具有较低电阻、高比电容和高能量密度等电化学性能。
本发明利用蔗糖分子上的羟基与吡咯分子形成氢键以及以蔗糖为掺杂剂来制备具有优秀电化学性能的导电聚吡咯材料，制备的聚吡咯材料具有较大的比表面积，可为氧化还原反应提供大量的反应活性点，提高电极材料的有效利用率，从而获得具有优秀电化学性能的导电聚吡咯材料，是一种理想的超级电容器电极材料。
附图说明
图1是本发明实施例1制得的导电聚吡咯在不同扫描速度下的循环伏安图。
图2是本发明实施例1制得的导电聚吡咯在不同电流密度下的恒流充放电图。
图3是本发明实施例1制得的导电聚吡咯的扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1：
称取9.867g蔗糖加入到盛有30mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入0.5mL的吡咯，在冰水浴中继续搅拌0.5h，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入过硫酸铵溶液，在冰水浴中连续搅拌12h，随后用2mL浓度为1mol/L的盐酸溶液进行掺杂，最后用去离子水对制得的产物进行洗涤、抽滤，直至滤液呈中性，所得滤饼在50℃的真空干燥箱中干燥24h，研磨收集，即制得导电聚吡咯。
所述蔗糖与吡咯的物质的量之比为4:1；所述过硫酸铵与吡咯的物质的量之比为1:1。
实施例2：
称取7.401g蔗糖加入到盛有30mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入0.5mL的吡咯，在冰水浴中继续搅拌0.5h，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入过硫酸铵溶液，在冰水浴中连续搅拌12h，随后用2mL浓度为1mol/L的盐酸溶液进行掺杂，最后用去离子水对制得的产物进行洗涤、抽滤，直至滤液呈中性，所得滤饼在50℃的真空干燥箱中干燥24h，研磨收集，即制得导电聚吡咯。
所述蔗糖与吡咯的物质的量之比为3:1；所述过硫酸铵与吡咯的物质的量之比为1:1。
实施例3：
称取4.934g蔗糖加入到盛有30mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入0.5mL的吡咯，在冰水浴中继续搅拌0.5h，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入过硫酸铵溶液，在冰水浴中连续搅拌12h，随后用2mL浓度为1mol/L的盐酸溶液进行掺杂，最后用去离子水对制得的产物进行洗涤、抽滤，直至滤液呈中性，所得滤饼在50℃的真空干燥箱中干燥24h，研磨收集，即制得导电聚吡咯。
所述蔗糖与吡咯的物质的量之比为2:1；所述过硫酸铵与吡咯的物质的量之比为1:1。
实施例4：
称取2.467g蔗糖加入到盛有30mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入0.5mL的吡咯，在冰水浴中继续搅拌0.5h，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入过硫酸铵溶液，在冰水浴中连续搅拌12h，随后用2mL浓度为1mol/L的盐酸溶液进行掺杂，最后用去离子水对制得的产物进行洗涤、抽滤，直至滤液呈中性，所得滤饼在50℃的真空干燥箱中干燥24h，研磨收集，即制得导电聚吡咯。
所述蔗糖与吡咯的物质的量之比为1:1；所述过硫酸铵与吡咯的物质的量之比为1:1。
实施例5：
称取1.233g蔗糖加入到盛有30mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入0.5mL的吡咯，在冰水浴中继续搅拌0.5h，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入过硫酸铵溶液，在冰水浴中连续搅拌12h，随后用2mL浓度为1mol/L的盐酸溶液进行掺杂，最后用去离子水对制得的产物进行洗涤、抽滤，直至滤液呈中性，所得滤饼在50℃的真空干燥箱中干燥24h，研磨收集，即制得导电聚吡咯。
所述蔗糖与吡咯的物质的量之比为0.5:1；所述过硫酸铵与吡咯的物质的量之比为1:1。
实施例6：
称取0.822g蔗糖加入到盛有30mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入0.5mL的吡咯，在冰水浴中继续搅拌0.5h，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入过硫酸铵溶液，在冰水浴中连续搅拌12h，随后用2mL浓度为1mol/L的盐酸溶液进行掺杂，最后用去离子水对制得的产物进行洗涤、抽滤，直至滤液呈中性，所得滤饼在50℃的真空干燥箱中干燥24h，研磨收集，即制得导电聚吡咯。
所述蔗糖与吡咯的物质的量之比为1:3；所述过硫酸铵与吡咯的物质的量之比为1:1。
实施例7：
称取0.617g蔗糖加入到盛有30mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入0.5mL的吡咯，在冰水浴中继续搅拌0.5h，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入过硫酸铵溶液，在冰水浴中连续搅拌12h，随后用2mL浓度为1mol/L的盐酸溶液进行掺杂，最后用去离子水对制得的产物进行洗涤、抽滤，直至滤液呈中性，所得滤饼在50℃的真空干燥箱中干燥24h，研磨收集，即制得导电聚吡咯。
所述蔗糖与吡咯的物质的量之比为0.25:1；所述过硫酸铵与吡咯的物质的量之比为1:1。

Claims (1)

1.一种以蔗糖为模板制备导电聚吡咯的方法，其特征在于具体步骤为：
称取蔗糖加入到盛有30mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入0.5mL的吡咯，在冰水浴中继续搅拌0.5h，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入过硫酸铵溶液，在冰水浴中连续搅拌12h，随后用2mL浓度为1mol/L的盐酸溶液进行掺杂，最后用去离子水对制得的产物进行洗涤、抽滤，直至滤液呈中性，所得滤饼在50℃的真空干燥箱中干燥24h，研磨收集，即制得导电聚吡咯；
所述蔗糖与吡咯的物质的量之比为0.25~4:1；所述过硫酸铵与吡咯的物质的量之比为1:1。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Non-Patent Citations (1)

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Title
李文光等: "聚吡咯微/纳米材料的制备和应用", 《山东轻工业学院学报》 *

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