[发明专利]一种聚吡咯纳米纤维的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于高分子纳米材料制备技术领域，涉及一种在导电高分子中掺杂新型荧光物质制备具有荧光和导电性能的纳米纤维的工艺，特别是一种聚吡咯纳米纤维的制备方法。

背景技术：

导电高分子是20世纪后期出现的新型光电功能材料，具有一系列独特的电学、电化学、光学和力学性能，导电高分子作为新一代的聚合物材料，既具有类金属的电学特性，同时又保持聚合物的质轻和可加工性，在显示材料、防静电涂层、传感器、各类电子器件和太阳能电池等领域应用广泛，常见的导电高分子包括聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯和聚双炔，在这些导电高分子中，聚吡咯的结构多样化，掺杂机制独特，稳定性好，应用广泛，是目前最受关注的导电高分子之一，例如，中国专利CN201110235564.X公开了一种制备聚吡咯/石墨烯复合薄膜材料的方法，采用电化学方法在导电电极上电聚合得到聚吡咯/石墨烯复合薄膜材料，该复合薄膜材料可以作为防腐蚀材料，还可以应用在电容器、锂离子电池、传感器和燃料电池等领域；中国专利CN201210003652.1公开了一种氧化石墨/聚吡咯复合材料的制备方法，利用超声分散技术将氧化石墨与聚吡咯进行均匀掺杂，解决了复合材料的导电性和热稳定性问题，可用在超级电容器电极材料、化学电源、传感器、环境和生命科学等领域；中国专利CN200810112278.2公开了一种基于MEMS技术的聚吡咯微型超级电容器及其制造方法，利用MEMS（微机电系统）技术制备出适合于批量生产的聚吡咯微型超级电容器，具有体积小、储能高和性能稳定等特点，在微机器人电子智能系统、化学传感器和战场敌我识别装置等领域具有广泛应用，这些技术通过多种材料复合技术实现聚吡咯的多功能化应用，另外，通过不同的制备方法改变聚吡咯自身微观结构也可以实现其多样化的应用，如中国专利“高分子量聚吡咯”（CN200610156793.1）、“聚吡咯纳米线及其制备方法和用途”（CN201110066952.X）、“聚吡咯纳米柱嵌纳米孔阵列材料及其制备方法和储能应用”（CN201110362797.6）、“三维结构聚吡咯微电极及其制造方法”（CN201010260851.1）、“导电聚吡咯纳米空心球的制备方法”（CN200610032410.X）等，利用不同的方法制备出高分子量、空心球状、一维线状及三维结构的聚吡咯导电材料，在不同领域都有潜在应用前景。虽然聚吡咯和聚苯胺等导电高分子具有比较优良的电学性质，但聚吡咯和聚苯胺的光学性能并不突出，目前，提高聚吡咯和聚苯胺光学性能的思路主要有两种：一种是复合材料的思路，将光学性能优良的其它材料添加到导电聚吡咯或聚苯胺中；另一种是优化掺杂剂的思路，将聚吡咯或聚苯胺聚合过程中常用的质子酸用其它具有较好光学性能的化合物取代，这样制备的聚吡咯或聚苯胺依然是纯净物，同时兼具光、电性能，例如，偶氮苯及其衍生物是一类典型的光致变色化合物，中科院化学所万梅香课题组将偶氮苯磺酸取代常用的质子酸掺杂到聚苯胺分子链上，制备出紫外光照下具有光异构化性能的聚苯胺纳米管、纳米线（Chem.Mater.14(2002)3486）和薄膜（Appl.Phys.Lett.84(2004)1898），对实现导电高分子的光电功能化应用做出了探索，但是，这些制备方法复杂，制备的纳米纤维光、电性能差，不适合规模化生产。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种聚吡咯纳米纤维的制备方法，采用苯并噻二唑类荧光剂作为掺杂剂，在水溶液中自组装制备出兼具荧光和导电性能的聚吡咯纳米纤维，提高导电聚吡咯和聚苯胺的光学性能。

为了实现上述目的，本发明采用苯并噻二唑类荧光剂3,3-二（4-（4,4-二苯基胺基）苯乙烯基）-{1,2,5-}苯并噻二唑基）-2,2’-二甲氧基-1,1’-联萘，简称为TBB作为掺杂剂，将苯并噻二唑类荧光剂TBB掺杂到高分子主链上，在水溶液中自组装制备出兼具荧光和导电性能的聚吡咯纳米纤维，其具体工艺过程为：

（1）、荧光剂分散：将苯并噻二唑类荧光剂TBB分散于去离子水中，苯并噻二唑类荧光剂TBB与去离子水的重量比为1:10-20，超声震荡1小时后得到均相溶液，即荧光剂TBB水溶液；

（2）、吡咯单体蒸馏提纯：将吡咯单体放入常规的减压蒸馏装置内，加热至60℃进行蒸馏，得到纯净的吡咯单体；