[发明专利]金纳米粒子/聚（3，4-二氧乙基）噻吩复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属纳米粒子与导电聚合物复合材料领域，涉及金（Au）纳米粒子与聚噻吩类导电聚合物复合材料的制备方法，特别涉及以三维（3D）聚（3，4-二氧乙基）噻吩（PEDOT）单元为基础，原位还原生成Au纳米粒子，制备粒径小于10nm的Au纳米粒子高度分散在PEDOT基质中的复合材料的方法。

背景技术

无机纳米单元与导电聚合物复合材料具有特殊的物理化学性质以及重要的应用价值，这种复合材料不仅具有无机材料的光、电、热及优良的机械性能，而且具有导电聚合物的电性能和可加工性。因此，它的出现开辟了一个崭新的研究领域，受到科学家的广泛关注。

金纳米单元具有易制备、重复性好、尺寸可控等特点；还具有独特的物理性质、化学键合、生物特性、催化性等优异的性能。因此，金纳米单元是一种功能性极强的增强材料。

导电聚合物具有结构多样、比重小等特点，还具有金属和半导体等特性。特别是三维纳微米导电聚合物在传感器、高密度能量存储、催化剂、晶体管等领域具有独特的应用价值。

将金纳米单元与导电聚合物复合，既改善了导电聚合物不溶不熔、难加工的特点，也赋予导电聚合物金纳米单元的光、电、热、生物亲和、催化活性等特殊性能，因此在催化、传感领域具有巨大应用潜力。

在金纳米单元/导电聚合物复合材料领域，Au纳米单元与PEDOT复合难度比与聚吡咯（PPy）、聚苯胺（PANI）复合更大，所以，有关Au纳米单元与PEDOT复合的报道尚不多见。KanalaLakshminarasimhaPhani等（Langmuir.,2007,23,3401-3408）通过一步法以3，4-二氧乙基噻吩（EDOT）为还原剂，聚对苯乙烯磺酸（PSS）为掺杂剂和稳定剂合成了高度稳定的Au纳米粒子/PEDOT:PSS复合材料，其中Au纳米粒子的粒径约为20～50nm。V.Yegnaraman等（Nanoscale.Res.Lett.,2007,2，546-549）利用反相乳液聚合法合成Au纳米粒子/PEDOT复合材料，其中Au纳米粒子的粒径为50～100nm。本案发明人在CN 201110281612.9中公开了一种以水为分散体系的Au纳米粒子与3D“菊花状”PEDOT复合材料的制备方法，该材料中金纳米粒子能够修饰在基体材料上，粒径尺寸为20～50nm。目前关于PEDOT与Au的复合材料中，金纳米粒子尺寸较大且分布宽、在基体材料中分布不均匀，降低了Au纳米单元的表面活性能、与检测物之间的相互作用，不利于发挥Au纳米单元的功能特性。通过减小Au纳米单元的尺寸、增加Au纳米单元在基体材料中的分散性，可以使材料的活性增加，使其在催化、传感等多领域有更大的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种高分散性、小粒径的金（Au）纳米粒子/聚（3，4-二氧乙基）噻吩（PEDOT）复合材料的制备方法。

本发明的高分散性、小粒径的金（Au）纳米粒子/聚（3，4-二氧乙基）噻吩（PEDOT）复合材料的制备方法包括以下步骤：

a）依据中国发明专利201010243098.5的方法，采用有机溶剂对二甲苯、表面活性剂琥珀酸酯磺酸钠(AOT)和水三相体系制备三维（3D）菊花状的聚（3，4-二氧乙基）噻吩（PEDOT）的纳米结构材料；

b）将氯金酸（HAuCl₄）溶于去离子水中，得到浓度为10mmol/L的氯金酸（HAuCl₄）水溶液；

c）将表面活性剂溶于醇中，持续搅拌使表面活性剂溶解，得到含有质量浓度为0～50g/L表面活性剂的醇溶液；

d）在搅拌条件下，将步骤a）得到的三维（3D）菊花状的聚（3，4-二氧乙基）噻吩（PEDOT）的纳米结构材料的粉末加入到步骤c）配制的含有表面活性剂的醇溶液中，超声使三维菊花状的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的纳米结构材料的粉末在含有表面活性剂的醇溶液中均匀分散，得到分散体系，其中三维菊花状的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的纳米结构材料在含有表面活性剂的醇溶液中的质量浓度为10～1000mg/L；

e）将步骤b）得到的氯金酸（HAuCl₄）水溶液加入到步骤d）所得到的分散体系中，使得氯金酸（HAuCl₄）在分散体系中的浓度为1×10^-5～5×10^-4mol/L，在室温下持续搅拌反应（一般搅拌反应的时间为6～24小时），得到含有Au纳米粒子与聚（3，4-二氧乙基）噻吩（PEDOT）复合材料的混合液；