[发明专利]一种聚氟苯胺纳米线的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米线的制备方法，特别是涉及一种聚氟苯胺纳米线的制备方法，属于材料化学技术领域。

背景技术

聚氟苯胺是聚苯胺的一氟取代衍生物，由2-氟苯胺或聚3-氟苯胺单体聚合得到，聚2-氟苯胺和聚3-氟苯胺的结构通式如下：

聚氟苯胺具有类似聚苯胺的骨架结构，同时由于在苯环上引入了强吸电子取代基，聚合物链的共轭长度变短，含氟聚苯胺的溶解性和环境稳定性较聚苯胺有大幅度提高，在气敏传感器、生物传感器、防腐涂层、超级电容器、电催化、电致变色等领域有一定应用前景。聚氟苯胺纳米线结构具有更高的比表面积，催化活性、电化学活性大大增加，可获得更优的物理和化学性能。

    目前报道的聚氟苯胺合成方法主要有电化学氧化聚合和化学氧化聚合两类。电化学聚合通常用来合成聚氟苯胺薄膜或自支持厚膜，Cihaner等人在乙腈-水混合溶液中电化学合成聚2-氟苯胺和聚3-氟苯胺薄膜。与电化学氧化聚合相比，化学氧化聚合使用的设备及工艺更为简单，G??k等利用过硫酸铵、重铬酸钾和三氯化铁为引发剂在酸性水溶液中合成了聚2-氟苯胺粉末，Cihaner等人在用重铬酸钾和过硫酸铵化学氧化合成了和聚3-氟苯胺粉末。目前一维结构聚氟苯胺的化学合成尚无报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种聚氟苯胺纳米线的制备方法。

一种聚氟苯胺纳米线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 

（1）配料：将氟苯胺单体溶于与水不互相溶的有机溶剂中；将引发剂溶于去离子水中，再将两溶液混合，得到有清晰界面互不相溶的两相混合液；

（2）恒温反应；

（3）洗涤；

（4）干燥。  

所述的与水不互相溶的有机溶剂为氯仿、四氯化碳、二氯甲烷中的一种或其组合。

所述的氟苯胺为2-氟苯胺，或3-氟苯胺，氟苯胺单体在最后混合溶液中的浓度为0.02～0.2 molL^-1。

所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、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氟苯胺单体摩尔量的0.5～3倍。

所述的恒温反应为在室温至50℃；所述的恒温反应的时间为8～24小时，保温设备为能控温的水浴锅。

所述洗涤为对于步骤（2）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。

所述洗涤为对于步骤（3）得到的纳米粉体，放在50～70℃的烘箱中烘干。

本发明工艺简单，易于大批量合成，合成材料的形貌控制稳定。所得产物可应用于气敏传感器、生物传感器、防腐涂层、微波吸收涂层、超级电容器、二次电池、电催化、电致变色等领域。

附图说明

图1  为采用本发明（实施例1）合成聚2-氟苯胺的的场发射扫描电镜照片。

图2  为采用本发明（实施例4）合成聚3-氟苯胺的的场发射扫描电镜照片。

具体实施方式

实施例1：聚2-氟苯胺纳米线的合成。

将10 mmol 2-氟苯胺单体加入50 mL 二氯甲烷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，两溶液混合形成有清晰界面互不相溶的两相混合液。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2-氟苯胺纳米线。产率为72.2%。产物透射电镜照片如图1所示，纳米线直径10～80纳米。

实施例2、3：

重复实施例1，但分别用氯仿和四氯化碳代替二氯甲烷，得到聚2-氟苯胺纳米线。产率分别为65.1%和81.6%。

实施例4：聚3-氟苯胺纳米线的合成。

   将10 mmol 3-氟苯胺单体加入50 mL 四氯化碳中搅拌形成淡红色乳液。另取10 mmol过硫酸钾溶于50 mL 去离子水中，两溶液混合形成有清晰界面互不相溶的两相混合液。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3-氟苯胺纳米线。产率为78.5%。产物透射电镜照片如图2所示，纳米线直径20～100纳米。

实施例5、6、7：