本发明专利技术公开了一种高产率合成纳米聚苯胺的方法，其特征在于，包括以下步骤，将苯胺溶于第一无机酸中混合均匀制成单体溶液，将氧化剂溶于第二无机酸中制成氧化剂溶液，将氧化剂溶液加入单体溶液中，反应完全后，将产物分离出来，即得纳米聚苯胺。本发明专利技术方法原料成本低、产物产率高、电导率高，该方法有着良好的实际应用前景，所得产物可以广泛应用于化学传感器、金属防腐以及纳米传导设备。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
导电聚苯胺(PAN)具有优异的环境稳定性，较高的导电性，其原料便宜，易于合成， 而且属于本征型导电聚合物，其应用前景明显优于由导电添加剂(如石墨)加入绝缘基 体材料混合而成的导电材料，成为最具商业应用前景的导电聚合物之一。纳米材料是 指三维空间中至少有一维尺寸小于100nm的材料。纳米材料的尺寸效应、量子效应等 赋予其特异的物理性能和化学性能，将纳米技术引入导电聚苯胺材料中，使其集导电 性和纳米材料功能性于一体，已经成为导电聚合物材料的又一个重要的研究方向。近 些年来，一维纳米结构的聚苯胺，包括纳米纤维、纳米线、纳米棒，以及纳米管等逐渐 引起了人们的注意，这些材料同时具有低维纳米结构和有机导体的特性，在高分子导 线、化学传感器和激发器、纳米二极管、纳米电容器等方面有着良好的应用前景。制备微/纳米结构聚苯胺的方法主要包括传统的化学氧化聚合法(如溶液聚合、 乳液聚合、微乳液聚合等)(Jiaxing Huang, Richard B. Kaner. A General Chemical Route to Polyaniline Nanofibers. Journal of the American Chemical Society, 2004, 126:851-855.)、电化学聚合法(Lei Zhang, Xiue Jiang, Li Niu, Shaojun Dong. Syntheses of fully sulfonated polyaniline nano-networks and its application to the direct electrochemistry of cytochrome c. Biosensors and Bioelectronics, 2006, 21:1107—1115.) 以及通过物理方法进行制备(如静电纺丝法、机械拉伸法等)(LixiaZhang, Lijuan Zhang, Meixiang Wan, Yen Wei. Polyaniline micro/nanofibers doped with saturation fatty acids. Synthetic Metals, 2006, 156:454458.)。但通过传统的化学氧化聚合方法得到 的聚苯胺可加工性差，有些还需要复杂的后处理过程，通过电化学聚合和物理途径制 备聚苯胺则具有设备复杂、无法形成规模化生产的缺陷。随着低维纳米聚苯胺逐渐得到人们的关注，近些年来又发展了模板法(ZhenWang， Miao Chen, Hu-Lin Li. Preparation and characterization of uniform polyaniline nano-fibrils using the anodic aluminum oxide template. Materials Science and Engineering A, 2002, 328: 33—38.)、界面法(Jiaxing Huang, Shabnam Virji, Bruce H. Weiller, Richard B. Kaner.Polyaniline Nanofibers: Facile Synthesis and Chemical Sensors. Journal of the American Chemical Society, 2003, 125: 314-315.)、辐射法(Hesheng Xia, Qi Wang. Ultrasonic Irradiation: A Novel Approach To Prepare Conductive Polyaniline/Nanocrystalline Titanium Oxide Composites. Chemistry of Materials, 2002, 14: 2158-2165.)等用以合成聚苯胺纳米纤维、纳米管、纳米线。但考虑到一维纳米结构聚苯胺将来投入到实际生 产中的潜力以及经济性和可操作性，上述方法都存在着一定的缺陷。模板法包括向体 系中引入沸石、纳米微孔膜等控制聚合的硬模板法和使用表面活性剂、有机掺杂剂等 的软模板法。硬模板法因为需要外加模板，增加了制作模板的工艺流程，聚合完成后 需要进行后处理以除去模板，不仅操作复杂而且容易引起模板内聚苯胺纳米结构的破 坏；软模板法需要加入表面活性剂分子，同样需要后处理过程，而且聚合产物形貌、 尺寸可控性差、产率较低。界面聚合是将苯胺单体和氧化剂分别溶解在不相容的两相 中，从而使苯胺单体和氧化剂只能在两相界面上反应聚合。这种方法虽然能得到均匀 的一维纳米结构聚苯胺，但由于要形成两相界面，需要引入有机溶剂，不可避免地会 对环境造成污染而且通过界面聚合也很难形成较大的生产规模。辐射聚合主要通过在 苯胺的化学氧化聚合过程中引入磁场或者超声波来实现，这种方法虽然能得到一维纳 米结构聚苯胺，但考虑到需要提供磁场或超声波发射设备，较为耗能。最近也有一些相关报道证明可以通过控制聚合条件或者改变使用的试剂种类从 而通过普通的苯胺化学氧化聚合过程合成得到一维纳米结构聚苯胺。如将苯胺单体 和氧化剂迅速混合可以得到聚苯胺纳米纤维(Jiaxing Huang, Richard B. Kaner. The intrinsic nanofibrillar morphology of polyaniline Chemical Communications, 2006, 367-376.)，但该方法的不足之处在于每次聚合时的单体浓度不能太高，而且聚合时 产生大量的反应热难以除去不利于大规模生产。还有研究人员使用五氧化二钒无机酸 水溶液作为氧化剂进行聚合(李桂村，王兆波，谢广文，彭红瑞，张志焜。 一种聚苯 胺纳米纤维及其制备方法，公开(公告)号CN1995096)，但由于五氧化二钒价格昂 贵，其生产成本较高。综上所述，寻找一种简单易行，而且高产的一维纳米结构聚苯胺的合成方法对于 其将来能够投入实际生产有着重要的意义。
技术实现思路
本专利技术根据现有技术中的不足，提供一种经济有效、工艺简单且适合大规模制备纳米聚苯胺的合成方法。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现，其特征在于，包括以下步骤，将苯胺溶于第 一无机酸中混合均匀制成单体溶液，将氧化剂溶于第二无机酸中制成氧化剂溶液，将 氧化剂溶液加入单体溶液中，反应完全后，将产物分离出来，即得纳米聚苯胺，其中，所述的第一无机酸与第二无机酸既可以相同，也可以不相同。其中，所述的第一无机酸和第二无机酸的浓度为0. 1 3 mol/L。其中，所述的第一无机酸和第二无机酸选自盐酸、硫酸或硝酸中的一种。其中，所述的盐酸浓度为0. 5 2 mol/L。其中，所述的硝酸浓度为0. 1 3mol/L。其中，所述的硫酸浓度为0. 1 2mol/L。其中，反应时，保持反应温度为10 30°C。 优选地是，反应时，使用水浴加热保持反应温度为10 3(TC内的一个定值。 其中，所述的氧化剂与苯胺的摩尔比为0.5 2: 1。优选地是，所述的氧化剂选自过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高产率合成纳米聚苯胺的方法，其特征在于，包括以下步骤，将苯胺溶于第一无机酸中混合均匀制成单体溶液，将氧化剂溶于第二无机酸中制成氧化剂溶液，将氧化剂溶液加入单体溶液中，反应完全后，将产物分离出来，即得纳米聚苯胺。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李新贵，李昂，黄美荣，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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