[发明专利]一种细菌纤维素/聚3，4-乙烯二氧噻吩纳米导电复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在纳米纤维上原位聚合包覆纳米导电聚合物的方法，具体涉及一种细菌纤维素/聚3，4-乙烯二氧噻吩纳米导电复合材料及其制备方法。

背景技术

导电聚合物由于具有优良的导电性、较高的比表面积、易于制备和良好的生物相容性等特点近年来被广泛用于电化学生物传感器制备。在众多的导电聚合物中，聚3，4－乙烯二氧噻吩(PEDOT)以其良好的环境稳定性、结构和性质可调等特点而备受关注。

细菌纤维素(Bacterial Cellulose，简称BC)是由部分细菌产生的一类高分子化合物，其在纯度、抗拉强度、杨氏模量等理化性能方面均优于植物纤维素，且具有较高生物适应性，在自然界中可直接降解。作为一种新型生物材料，细菌纤维素在医药、造纸、生物医学、食品中具有广泛应用前景。

近年来，基于细菌纤维素的生物相容性和生物可降解特性的纳米导电高分子复合材料不多，聚苯胺和聚吡咯和聚噻吩是较为常见的几种。在合成聚苯胺的过程中，可能有联苯胺的存在，而限制了科研人员对它的研究，因为联苯胺是有毒的，它是一种致癌物质。聚吡咯和聚噻吩有不溶和难熔缺点，这给加工带来了很大困难。

文献1(Si-Seup Kim,Jin-Han Jeon,Chang-Doo Kee and II-Kwon Oh.Electro-active hybrid actuators based onfreeze-dried bacterial cellulose andPEDOT:PSS.Smart Mater.Struct.2013,22:085026)报道了一种采用细菌纤维素气凝胶为基体制备PEDOT/PSS电元件的方法，其将PEDOT:PSS导电复合物聚合在在细菌纤维素的表面，实现细菌纤维素的导电应用。

专利1(201110111018.5)公开了一种原位聚合制备聚苯胺包覆细菌纤维素纳米导电复合材料的方法。将原生动态发酵的细菌纤维素纳米纤维去除杂质，预处理后得到湿态细菌纤维素；加入二甲基甲酰胺溶剂和苯胺单体，加入氧化剂和掺杂剂的混合溶液，原位氧化聚合。

专利2(201110111019.X)公开了一种采用细菌纤维素为模板制备聚吡咯包覆细菌纤维素纳米导电复合材料的方法,将原生动态发酵的细菌纤维素纳米纤维去除杂质，使吡咯单体分扩散到细菌纤维素网络中，加入氧化剂和掺杂剂的混合溶液，原位氧化聚合。

上述已经报道的纤维素导电复合材料的制备方法存在以下缺陷：

(1)文献1制备的导电PEDOT:PSS元件只是表面有较好的导电性，可以作为电容元件，其内部仍然是不导电的纤维，限制了其在其他领域的应用。

(2)专利1公开的复合材料在合成聚苯胺的过程中，有联苯胺的存在，因为联苯胺是有毒的，是一种致癌物质，因而限制了科研人员对它的研究。

(3)专利2公开的复合材料聚吡咯为絮状无序，失去了三维网络结构。

上述缺陷造成至今为止，应用现有工艺方法难以得到结构均匀性能稳定，生物相容性优异，并且呈三维多空网络结构的细菌纤维素导电复合材料。

发明内容

本发明的目的是提供了一种细菌纤维素/聚3，4-乙烯二氧噻吩纳米导电复合材料及其制备方法。所制备的复合材料结构均匀性能稳定，生物相容性优异，并且呈三维多孔网络结构。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种细菌纤维素/聚3，4-乙烯二氧噻吩纳米导电复合材料，所述复合材料为PEDOT在细菌纤维素表面包覆，厚度为10～200nm，结构为三维网络结构，所述复合材料的制备方法包括如下步骤：

第一步：以细菌纤维素为原料，经恒温培养，灭菌后得到纯净的细菌纤维素；

第二步：将处理干净的细菌纤维素冷冻干燥，得到细菌纤维素气凝胶，备用；

第三步：有机溶剂配置EDOT溶液和无水三氯化铁溶液；

第四步：将第二步得到的细菌纤维素气凝胶与EDOT溶液充分混合，超声吸附，待细菌纤维素气凝胶完全润湿后，向上述溶液中倒入无水三氯化铁溶液，恒温条件下超声聚合反应；

第五步：反应结束后，聚合后的产物依次用有机溶剂、去离子水洗涤，再干燥后得到细菌纤维素/聚3，4-乙烯二氧噻吩纳米导电复合材料。

第一步中所述原料细菌纤维素为木醋杆菌发酵所得，灭菌后得到的纯净的细菌纤维素为絮状或膜状。

第二步中采用真空冷冻干燥的方法获得细菌纤维素气凝胶，冷冻干燥温度-47～-54℃，时间为10～24小时。

第三步中所述溶剂为乙醚、乙醇、甲醇、丙酮、二氯甲烷的一种或几种。