CN107556475A - 尺寸可控的球形聚吡咯的合成方法 - Google Patents

尺寸可控的球形聚吡咯的合成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107556475A
CN107556475A CN201710816404.1A CN201710816404A CN107556475A CN 107556475 A CN107556475 A CN 107556475A CN 201710816404 A CN201710816404 A CN 201710816404A CN 107556475 A CN107556475 A CN 107556475A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polypyrrole
size
ultra
added dropwise
stirred vigorously
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710816404.1A
Other languages
English (en)
Inventor
王美玲
刘旭光
刘伟峰
秦蕾
赵敏
施慧芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN201710816404.1A priority Critical patent/CN107556475A/zh
Publication of CN107556475A publication Critical patent/CN107556475A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种尺寸可控的球形聚吡咯的合成方法，该方法是通过在室温下将吡咯单体、氯化亚铁及双氧水充分混合搅拌反应，再经过洗涤和干燥即制得尺寸可控的球形聚吡咯。本发明区别于传统合成聚吡咯的方法在于通过简单的控制单体及引发剂氯化亚铁和双氧水的浓度可控的合成了不同大小尺寸均匀的球形聚吡咯，成功做到了对聚吡咯的可控制备，最大可合成尺寸为1000nm的球形聚吡咯，最小合成了尺寸为90nm 左右的球形聚吡咯。本发明制备的球形聚吡咯尺寸均匀可控，反应的条件温和绿色，对应的聚吡咯分散液具有良好的分散性和稳定性，为不同尺寸的N掺杂碳纳米球的可控合成提供了极好的前驱体。

Description

尺寸可控的球形聚吡咯的合成方法
技术领域
本发明属于导电聚合物领域，具体为一种利用化学氧化法尺寸可控的合成聚吡咯的方法，在材料、化工、高分子及电化学领域都有着广泛的应用。
背景技术
在导电聚合物系列中，聚吡咯是主要的导电聚合物之一，在传感器，涂层，能量储存和光学器件中具有广泛的应用。由于其独特的性能，如易于制备，可调的电导率，可逆的氧化还原性能，好的环境稳定性和生物相容性，目前已经开发了多种合成聚吡咯纳米结构的合成技术，然而目前温和的合成尺寸可控的形貌非常均匀的球形聚吡咯的方法还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提出一种尺寸可控的合成均匀的球形聚吡咯的合成方案。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种尺寸可控的球形聚吡咯的合成方法，通过在室温下调控吡咯单体、氯化亚铁及双氧水的浓度，并将它们充分混合搅拌反应，再经过洗涤和干燥即制得形貌均匀的不同大小的聚吡咯微球；具体分为以下四种情况：
（1）、将吡咯单体溶解在超纯水中，剧烈搅拌20~40min后，加入FeCl2，剧烈搅拌5min后，用蠕动泵匀速滴加H2O2，在2~5min内滴加完毕，持续反应6~12h后，分别利用丙酮和水对产物进行3次过滤洗涤，在烘箱中60℃条件下进行干燥便可制得尺寸大小为1000nm（级别）左右的聚吡咯微球；其中，以超纯水体积为计，每50mL超纯水中加入吡咯单体1~2mL、FeCl2 0.1~0.2g、H2O2 5~10mL；
（2）、将吡咯单体溶解在超纯水中，剧烈搅拌20~40min后，加入FeCl2，剧烈搅拌5min后，用蠕动泵匀速滴加H2O2，在2~5min内滴加完毕，持续反应6~12h后，分别利用丙酮和水对产物进行3次过滤洗涤，在烘箱中60℃条件下进行干燥便可制得尺寸大小为500nm（级别）左右的聚吡咯微球；其中，以超纯水体积为计，每50mL超纯水中加入吡咯单体0.5~0.9mL、FeCl2 0.05~0.09g、H2O2 2~4mL；
（3）、将吡咯单体溶解在超纯水中，剧烈搅拌20~40min后，加入FeCl2，剧烈搅拌5min后，用蠕动泵匀速滴加H2O2，在2~5min内滴加完毕，持续反应6~12h后，分别利用丙酮和水对产物进行3次过滤洗涤，在烘箱中60℃条件下进行干燥便可制得尺寸大小为300nm（级别）左右的聚吡咯微球；其中，以超纯水体积为计，每50mL超纯水中加入吡咯单体0.3~0.4mL、FeCl2 0.03~0.04g、H2O2 1.0~1.5mL；
（4）、将吡咯单体溶解在超纯水中，剧烈搅拌20~40min后，加入FeCl2，剧烈搅拌5min后，用蠕动泵匀速滴加H2O2，在2~5min内滴加完毕，持续反应6~12h后，分别利用丙酮和水对产物进行3次过滤洗涤，在烘箱中60℃条件下进行干燥便可制得尺寸大小为100nm（级别）左右的聚吡咯微球；其中，以超纯水体积为计，每50mL超纯水中加入吡咯单体0.05~0.2mL、FeCl2 0.01~0.02g、H2O2 0.5~0.8mL。
本发明方法区别于传统合成聚吡咯的方法在于通过简单的控制单体及引发剂氯化亚铁和双氧水的浓度可控的合成了不同大小尺寸均匀的球形聚吡咯，成功做到了对聚吡咯的可控制备，最大可合成尺寸为1000nm的球形聚吡咯，最小合成了尺寸为90nm 左右的球形聚吡咯。
本发明设计合理，提出了一种新型的尺寸可控的球形聚吡咯的合成方案，合成的聚吡咯形貌大小可控，且非常均匀，具有好的分散性和稳定性。为不同尺寸的N掺杂碳球的合成提供了极好的前驱体，该专利中控制聚吡咯尺寸的工艺简单，成本低，可以合成形貌均一大小可控的球形聚吡咯，该方法适合不同尺寸的聚吡咯微球的大规模工业化生产。
附图说明
图1表示本发明合成的直径大小为1000nm左右的聚吡咯球的SEM图。
图2表示本发明合成的直径大小为500nm左右的聚吡咯球的SEM图。
图3表示本发明合成的直径大小为300nm左右的聚吡咯球的SEM图。
图4表示本发明合成的直径大小为100nm左右的聚吡咯球的SEM图。
图5 表示本发明合成的直径大小为100nm左右的聚吡咯球的TEM图。
图6表示不同尺度的碳化后的N掺杂碳球修饰玻碳电极（GCE）在包含0.2mM DA的PBS(pH7.0)缓冲液中的CV曲线。
图6中，曲线a：裸GCE；曲线b：1000nm的聚吡咯碳化后的的N掺杂碳球；曲线c：300nm的聚吡咯碳化后的N掺杂碳球；曲线d：90nm的聚吡咯碳化后的N掺杂碳球。
具体实施方式
现在结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细的说明，但应了解的是，这些实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为本发明实施的限制。
实施例1
将1~2mL吡咯单体溶解在50mL超纯水中，剧烈搅拌20~40min后，加入0.1~0.2g FeCl2，剧烈搅拌5min后，用蠕动泵匀速滴加5~10mL H2O2，在2~5min内滴加完毕，持续反应6~12h后，分别利用丙酮和水对产物进行3次过滤洗涤，在烘箱中60℃条件下进行干燥便可制得尺寸大小为1000nm级别的聚吡咯微球，如图1所示，可以看出该微球粒径均匀，大约1000nm左右。
实施例2
将0.5~0.9mL吡咯单体溶解在50mL超纯水中，剧烈搅拌20~40min后，加入0.05~0.09gFeCl2，剧烈搅拌5min后，用蠕动泵匀速滴加2~4mL H2O2，在2~5min内滴加完毕，持续反应6~12h后，分别利用丙酮和水对产物进行3次过滤洗涤，在烘箱中60℃条件下进行干燥便可制得尺寸大小为500nm级别的聚吡咯微球，如图2所示，可以看出该微球粒径均匀，大约500nm左右。
实施例3
将0.3~0.4mL 吡咯单体溶解在50mL超纯水中，剧烈搅拌20~40min后，加入0.03~0.04gFeCl2，剧烈搅拌5min后，用蠕动泵匀速滴加1.0~1.5mL H2O2，在2~5min内滴加完毕，持续反应6~12h后，分别利用丙酮和水对产物进行3次过滤洗涤，在烘箱中60℃条件下进行干燥便可制得尺寸大小为300nm级别的聚吡咯微球，如图3所示，可以看出该微球粒径均匀，大约300nm左右。
实施例4
将0.05~0.2mL吡咯单体溶解在50mL超纯水中，剧烈搅拌20~40min后，加入0.01~0.02gFeCl2，剧烈搅拌5min后，用蠕动泵匀速滴加0.5~0.8mL H2O2，在2~5min内滴加完毕，持续反应6~12h后，分别利用丙酮和水对产物进行3次过滤洗涤，在烘箱中60℃条件下进行干燥便可制得尺寸大小为100nm级别的聚吡咯微球，如图4和图5所示，可以看出该微球粒径均匀，大约90nm左右。
实施例5
将上述合成的不同尺度的聚吡咯球分别在700℃条件下碳化后制备出不同大小的N掺杂碳纳米球，将不同尺度的N掺杂碳纳米球分别修饰在玻碳电极（GCE）表面，比较不同修饰电极在0.2mM多巴胺 的PBS (pH 7.0)缓冲液中的CV曲线，从附图6中看出N掺杂碳纳米球尺寸越小，多巴胺的氧化还原峰电流越大，这归功于小的碳球具有更大的比表面积。这一例子验证了聚吡咯球在电化学传感方面的应用潜力。
本发明通过在双氧水和氯化亚铁作为引发剂的条件下，通过吡咯的简单化学氧化聚合法成功地合成了不同尺寸的聚吡咯纳米球。通过改变吡咯单体的浓度，合成了尺寸可调的聚吡咯纳米球，尺寸最小可达到90nm。这些不同尺度的聚吡咯纳米球可以在700℃下热解形成氮掺杂的碳纳米球。这种简单的快速合成聚吡咯球的方法为导电聚合物和氮化碳纳米球的合成提供了新途径。本发明制备的导电聚合物聚吡咯和N掺杂碳纳米球可用于传感器，电容器和电池电极等应用。
以上仅为本发明的具体实施例，但并不局限于此。任何以本发明为基础解决基本相同的技术问题，或实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，均属于本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种尺寸可控的球形聚吡咯的合成方法，其特征在于：通过在室温下调控吡咯单体、氯化亚铁及双氧水的浓度，并将它们充分混合搅拌反应，再经过洗涤和干燥即制得形貌均匀的不同大小的聚吡咯微球；具体如下：
Ⅰ、将吡咯单体溶解在超纯水中，剧烈搅拌后，加入FeCl2，剧烈搅拌后，匀速滴加H2O2，在2~5min内滴加完毕，持续反应6~12h后，分别利用丙酮和水对产物进行多次过滤洗涤，在烘箱中60℃条件下进行干燥便可制得尺寸大小为1000nm级别的聚吡咯微球；其中，以超纯水体积为计，每50mL超纯水中加入吡咯单体1~2mL、FeCl2 0.1~0.2g、H2O2 5~10mL；
Ⅱ、将吡咯单体溶解在超纯水中，剧烈搅拌后，加入FeCl2，剧烈搅拌后，匀速滴加H2O2，在2~5min内滴加完毕，持续反应6~12h后，分别利用丙酮和水对产物进行多次过滤洗涤，在烘箱中60℃条件下进行干燥便可制得尺寸大小为500nm级别的聚吡咯微球；其中，以超纯水体积为计，每50mL超纯水中加入吡咯单体0.5~0.9mL、FeCl2 0.05~0.09g、H2O2 2~4mL；
Ⅲ、将吡咯单体溶解在超纯水中，剧烈搅拌后，加入FeCl2，剧烈搅拌后，匀速滴加H2O2，在2~5min内滴加完毕，持续反应6~12h后，分别利用丙酮和水对产物进行多次过滤洗涤，在烘箱中60℃条件下进行干燥便可制得尺寸大小为300nm级别的聚吡咯微球；其中，以超纯水体积为计，每50mL超纯水中加入吡咯单体0.2~0.4mL、FeCl2 0.03~0.04g、H2O2 1.0~1.5mL；
Ⅳ、将吡咯单体溶解在超纯水中，剧烈搅拌后，加入FeCl2，剧烈搅拌后，匀速滴加H2O2，在2~5min内滴加完毕，持续反应6~12h后，分别利用丙酮和水对产物进行多次过滤洗涤，在烘箱中60℃条件下进行干燥便可制得尺寸大小为100nm级别的聚吡咯微球；其中，以超纯水体积为计，每50mL超纯水中加入吡咯单体0.05~0.2mL、FeCl2 0.01~0.02g、H2O2 0.5~0.8mL。
CN201710816404.1A 2017-09-12 2017-09-12 尺寸可控的球形聚吡咯的合成方法 Pending CN107556475A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710816404.1A CN107556475A (zh) 2017-09-12 2017-09-12 尺寸可控的球形聚吡咯的合成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710816404.1A CN107556475A (zh) 2017-09-12 2017-09-12 尺寸可控的球形聚吡咯的合成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107556475A true CN107556475A (zh) 2018-01-09

Family

ID=60979633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710816404.1A Pending CN107556475A (zh) 2017-09-12 2017-09-12 尺寸可控的球形聚吡咯的合成方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107556475A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108565040A (zh) * 2018-05-04 2018-09-21 芜湖天科生物科技有限公司 一种晶须型电池用导电材料及其制备方法
CN108832137A (zh) * 2018-06-25 2018-11-16 太原理工大学 N掺杂纳米碳球负载NiCoMnO4纳米颗粒制备方法
CN110289403A (zh) * 2019-06-12 2019-09-27 苏州大学 一种含单原子Fe的碳纳米球及其制备方法和应用
CN111060566A (zh) * 2019-12-16 2020-04-24 太原理工大学 利用n掺杂纳米碳球同时检测食品中酪氨酸和色氨酸的方法
CN111072958A (zh) * 2019-12-03 2020-04-28 天津圣工科技有限公司 聚吡咯/密胺树脂双层壳结构的微胶囊及其制备方法
CN113831532A (zh) * 2021-08-23 2021-12-24 温州大学 一种纳米球形聚吡咯及其制备方法、氮掺杂碳材料及其应用
CN113908816A (zh) * 2021-11-18 2022-01-11 南开大学 一种碳基聚吡咯复合材料的制备方法及应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102863617A (zh) * 2011-07-04 2013-01-09 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种聚吡咯纳米微球的制备方法及应用
CN104558602A (zh) * 2015-01-27 2015-04-29 齐鲁工业大学 一步法制备聚吡咯微/纳米中空球

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102863617A (zh) * 2011-07-04 2013-01-09 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种聚吡咯纳米微球的制备方法及应用
CN104558602A (zh) * 2015-01-27 2015-04-29 齐鲁工业大学 一步法制备聚吡咯微/纳米中空球

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108565040A (zh) * 2018-05-04 2018-09-21 芜湖天科生物科技有限公司 一种晶须型电池用导电材料及其制备方法
CN108832137A (zh) * 2018-06-25 2018-11-16 太原理工大学 N掺杂纳米碳球负载NiCoMnO4纳米颗粒制备方法
CN108832137B (zh) * 2018-06-25 2020-12-18 太原理工大学 N掺杂纳米碳球负载NiCoMnO4纳米颗粒制备方法
CN110289403A (zh) * 2019-06-12 2019-09-27 苏州大学 一种含单原子Fe的碳纳米球及其制备方法和应用
CN111072958A (zh) * 2019-12-03 2020-04-28 天津圣工科技有限公司 聚吡咯/密胺树脂双层壳结构的微胶囊及其制备方法
CN111060566A (zh) * 2019-12-16 2020-04-24 太原理工大学 利用n掺杂纳米碳球同时检测食品中酪氨酸和色氨酸的方法
CN111060566B (zh) * 2019-12-16 2022-10-04 太原理工大学 N掺杂纳米碳球同时检测食品中酪氨酸和色氨酸的方法
CN113831532A (zh) * 2021-08-23 2021-12-24 温州大学 一种纳米球形聚吡咯及其制备方法、氮掺杂碳材料及其应用
CN113908816A (zh) * 2021-11-18 2022-01-11 南开大学 一种碳基聚吡咯复合材料的制备方法及应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107556475A (zh) 尺寸可控的球形聚吡咯的合成方法
Lawal Recent progress in graphene based polymer nanocomposites
Baker et al. Polyaniline nanofibers: broadening applications for conducting polymers
Huang et al. Facile preparation of halloysite/polyaniline nanocomposites via in situ polymerization and layer-by-layer assembly with good supercapacitor performance
Wang et al. One‐Dimensional Nanostructured Polyaniline: Syntheses, Morphology Controlling, Formation Mechanisms, New Features, and Applications
Maheshkumar et al. Research updates on graphene oxide‐based polymeric nanocomposites
Feng et al. Novel PEDOT dispersion by in-situ polymerization based on sulfated nanocellulose
Losaria et al. A highly stretchable large strain sensor based on PEDOT–thermoplastic polyurethane hybrid prepared via in situ vapor phase polymerization
Neisi et al. Synthesis, characterization and biocompatibility of polypyrrole/Cu (II) metal-organic framework nanocomposites
Sun et al. Influence of pH and loading of PANI on electrochemical and electromechanical properties for high-performance renewable soft actuator with nano-biocomposite electrode
Suckeveriene et al. Literature review: Conducting carbon nanotube/polyaniline nanocomposites
Karim et al. Conducting polyaniline‐titanium dioxide nanocomposites prepared by inverted emulsion polymerization
US20160148715A1 (en) Conductive cellulose nanocrystals, method of producing same and uses thereof
Riaz et al. A review on synthesis and applications of polyaniline and polypyrrole hydrogels
Zhao et al. Natural glycyrrhizic acid-tailored homogeneous conductive polyaniline hydrogel as a flexible strain sensor
Gong et al. Stretchable and tough PAANa/PEDOT: PSS/PVA conductive hydrogels for flexible strain sensors
Sang et al. Nanocellulose-mediated conductive hydrogels with NIR photoresponse and fatigue resistance for multifunctional wearable sensors
Kausar Conducting polymer-based nanocomposites: fundamentals and applications
Singh et al. Hydrogels: promising energy storage materials
CN110591122B (zh) 一种抗静电自恢复三重互穿网络硅水凝胶及其制备方法
US11059943B2 (en) Conductive cellulose nanocrystals, method of producing same and uses thereof
Guo et al. Nanosheet–hydrogel composites: from preparation and fundamental properties to their promising applications
Alarifi et al. Conducting polymer membranes and their applications
Garcia-Torres et al. Nanocomposite hydrogels with temperature response for capacitive energy storage
Milakin et al. Conducting composite cryogels based on poly (aniline-co-p-phenylenediamine) supported by poly (vinyl alcohol)

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180109