[发明专利]一种导电聚合物水凝胶复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于导电聚合物水凝胶复合材料的技术领域，公开了一种导电聚合物水凝胶复合材料及其制备方法与应用。方法为：(1)将交联剂和引发剂的混合溶液与导电单体溶液进行混合，快速涂覆于电极上，除杂，得到导电聚合物水凝胶电极；(2)采用三电极体系，以导电聚合物水凝胶电极为工作电极，以含钯化合物的水溶液为电解液，通过电化学沉积的方法，在导电聚合物水凝胶电极表面沉积树叶状或线团状金属钯，得到导电聚合物水凝胶复合材料。本发明的方法简单，产物的形貌可控，所得复合材料具有大的比表面积、良好的导电性、优异的溶质渗透性及催化性能，用于生物传感器、能源存储、电催化等领域。

技术领域

本发明属于导电水凝胶复合材料的技术领域，涉及一种导电聚合物水凝胶复合材料及其制备方法，所述复合材料用于生物传感器、能源存储、电催化等领域。

背景技术

导电聚合物水凝胶不仅保留了导电聚合物独特的性能，而且具有纳米材料如大的比表面积，量子效应，及三维连续导电网络等性能。因而，导电聚合物水凝胶具有如下优势：(1)导电聚合物较长的π共轭骨架使得其具有优异的导电性；(2)水凝胶的良好生物相容性使得其能促进生物分子的固定并保持其生物活性；(3)导电聚合物水凝胶也提供优异的可加工性，其可以容易地铸成薄膜和任何所需的形状，而不需要表面活性剂或模板。这些有吸引力的性质使得导电聚合物水凝胶在生物传感器、能源存储、电催化等领域有较广泛的应用。

目前，导电聚合物水凝胶已经引起很多科研工作者极大的兴趣。余桂华等人在期刊NANO LETTERS上发表的《A Nanostructured Conductive Hydrogels-Based BiosensorPlatform for Human Metabolite Detection》文章(Nano Lett.2015,15,1146-1151)介绍了，通过化学法在导电聚合物水凝胶上沉积铂纳米颗粒，制备出葡萄糖生物传感器。徐航勋等人在期刊ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS上发表的《Novel Iron/Cobalt-ContainingPolypyrrole Hydrogel-Derived Trifunctional Electrocatalyst for Self-PoweredOverall Water Splitting》文章(Adv.Funct.Mater.2017,27,1606497)介绍了，通过热解法制备出四氧化三钴修饰的导电聚合物水凝胶，并且成功应用于水的电分解上。

目前常用的方法只能在导电聚合物水凝胶上制备，单一的金属功能材料，不具备光谱性。所以，急需一种通过简单的工艺参数变化，可以准确调控金属功能材料的形貌和性能的方法。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种导电聚合物水凝胶复合材料的制备方法。本发明的制备方法简单，通过简单的工艺参数变化可调控金属功能材料的形貌和性能。所制备的导电聚合物水凝胶复合材料形貌特殊，性能优异。

本发明的另一目的在于提供由上述方法制备得到的导电聚合物水凝胶复合材料。本发明的导电聚合物水凝胶复合材料中金属材料钯为树叶状或线团状。

本发明的再一目的在于提供上述导电聚合物水凝胶复合材料的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种导电聚合物水凝胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)在一定温度下，将交联剂和引发剂的混合溶液与导电单体溶液进行混合，得到共混物；将共混物快速涂覆于电极上，除杂，得到导电聚合物水凝胶电极；

(2)采用三电极体系，以导电聚合物水凝胶电极为工作电极，以含钯化合物的水溶液为电解液，通过电化学沉积的方法，在导电聚合物水凝胶电极表面沉积树叶状或线团状金属钯，得到导电聚合物水凝胶复合材料。