[发明专利]一步法合成苯胺-苯胺衍生物共聚物包覆的磁性纳米颗粒的方法

说明书

本发明涉及一步法合成苯胺‑苯胺衍生物共聚物包覆的磁性纳米颗粒的方法。本发明还涉及一种通过如上所述的方法制备的具有优异电学性能和磁学性能的苯胺‑苯胺衍生物共聚物包覆的磁性纳米颗粒。本发明的有益效果在于：(1)克服了磁性纳米颗粒在聚合物中难以分散的缺陷，且可同时显著改善共聚物‑磁性纳米颗粒复合材料的电学性能和磁学性能；以及(2)制备工艺简单，原料成本低廉，非常适于工业化。

技术领域

本发明涉及聚合物纳米复合材料领域。具体来说，本发明涉及一步法合成苯胺-苯胺衍生物共聚物包覆的磁性纳米颗粒的方法，以及通过所述一步法方法合成的具有优异电学性能和磁学性能的苯胺-苯胺衍生物共聚物包覆的磁性纳米颗粒。

背景技术

兼具有电、磁功能的聚合物纳米复合材料，与单纯的导电聚合物和磁性材料相比，在光学、电学和磁学方面具有特殊的性能，所以在微波吸收、电磁性能、电致变色、能量储存等领域具有无限发展的潜力。

近年来电磁功能化的导电聚合物引起了科学家们的广泛关注。合成方法可包括“两步法”和“一步法”。万梅香课题组首先报道了在Fe₃O₄纳米颗粒存在下，采用无模板法制备了含Fe₃O₄纳米颗粒的聚苯胺，Z.Zhang，M.Wan.Nanostructures of polyanilinecomposites containing nano-magnet.Synth.Met.[J],2003,132(2),205-212.随后又相继合成了以针状γ-Fe₂O₃为模板的聚苯胺/γ-Fe₂O₃纳米线。这种方法本质是“两步法”：首先合成磁性纳米颗粒，然后在磁性纳米颗粒存在的条件在，合成聚苯胺。这种方法不可避免地存在着因磁性纳米粒子容易团聚而导致的磁性纳米粒子在导电聚合物中难以均匀分散的缺陷。

“一步法”制备电磁功能化聚苯胺/γ-Fe₂O₃纳米线参见Zhang Zhiming,DengJunying,Shen Jiaoyan,Wan Meixiang,Chemical One Step Method to PreparePolyaniline Nanofibers with Electromagnetic Function.Macromol.Rapid Commun.[J],2007,28(5),585-590。在“一步法”中，FeCl₃既作为苯胺的氧化剂，又能作为磁性粒子中的Fe³⁺源，使磁性粒子和聚苯胺微/纳米结构同时生成，克服了上述“两步法”磁性纳米粒子难以均匀分散的缺点，为电磁功能化的导电聚合物物的制备开辟了一种新方法。但是采用“一步法”制备的功能化导电聚合物一般只有一种单体苯胺、吡咯、噻吩等和磁性粒子复合，这限制了电磁功能化的导电聚合物电学性能和磁学性能的进一步提高。

因此，采用“一步法”制备电磁功能化的苯胺-苯胺衍生物共聚物，实现更高的电学兼顾好的磁学性能仍是一项具有挑战性的工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一步法合成苯胺-苯胺衍生物共聚物包覆的磁性纳米颗粒的方法。通过使特定的苯胺衍生物单体与苯胺单体在包括氯化亚铁的氨水中，以三氯化铁为氧化剂进行反应，从而同步生成苯胺-苯胺衍生物共聚物和磁性纳米颗粒。这既克服了磁性纳米颗粒在聚合物中难以均匀分散的缺陷，又突破了仅由一种单体形成的聚合物改性磁性纳米颗粒时改善所得复合材料的磁性能和导电性能的有限性。

本发明的目的还在于提供通过上文所述一步法方法合成的具有优异电学性能和磁学性能的苯胺-苯胺衍生物共聚物包覆的磁性纳米颗粒。

为了实现上述目的，本发明提供下述技术方案。

在第一方面中，本发明提供一步法合成苯胺-苯胺衍生物共聚物包覆的磁性纳米颗粒的方法，所述方法可包括下述步骤：