十二苯磺酸-聚吡咯纳米复合材料的合成与表征.pdf

2009年4月材料开发与应用·39·

文章编号：1003—1545(2009)02-0039-04
十二苯磺酸．聚吡咯纳米复合材料的合成与表征

林生岭，曹旭，马建华，吴家建，印厚飞，朱炜峰
(江苏科技大学材料科学与工程学院，江苏镇江212003)

摘要：本文以吡咯为单体、三氯化铁为氧化剂，化学氧化合成了聚吡咯，采用反相微乳聚合法制备十二苯磺
酸(DBSA)掺杂的导电聚吡咯(PPy)纳米复合材料。用IR、XRD、SEM和电化学测试对复合材料进行表征。结
果表明：复合材料中DBSA和PPy存在一定程度上的相互协同作用。循环伏安表明，在KOH溶液中，具有较
高导电性的复合材料使其电化学性能得到优化。
关键词：导电高分子；DBSA—PPy；复合材料
中图分类号：O69文献标识码：A

1977年日本筑波大学Shirakawa教授发现掺(日本JEOL电子公司)；恒温自动干燥箱(天津
杂聚乙炔(PA)呈现金属特性，新兴交叉学民园五金医疗仪器厂)；日本岛津XRD一6000型
科——导电高分子科学诞生了。随着人们不断粉末x射线衍射仪(CuK，40kV／30mA，=
深人研究，相继发现了聚吡咯、聚对亚甲基苯、聚0．1541nm)。
苯硫醚、聚噻吩、聚苯胺(PAn)等导电高分吡咯：两次减压蒸馏后使用，中国医药集团
子-】J。由于导电高分子具有特殊的结构和优异
上海化学试剂公司出品；十二苯磺酸(DBSA)；过
的物化性能，使其自发现之日起就成为材料科学硫酸铵[(NH)：s：O。]：天津化学试剂三厂出品；
的研究热点。聚吡咯是一种典型的具有大共轭
异辛烷、异丙醇、甲醇、丙酮和盐酸：均为中国医
双键结构的导电高分子，具有高导电率、空气中
药集团上海化学试剂公司出品；去离子水。
稳定、氧化电位低和易于制备等优点，因而广泛
1．2PPy的制备
应用在电化学、电极材料、光学以及导电材料等
取24g甲苯和3．887g吡咯，倒人100OraL的
方面J。目前，国内外对聚吡咯的合成、结构和
烧瓶中搅拌混合，加入62．9mL的1％(质量分
性能的研究较多，但有关聚吡咯经十二苯磺酸掺
数)聚乙烯醇水溶液，继续搅拌，得到均匀混合液
杂合成的纳米复合材料并不多见。聚吡咯的合
后逐滴加入三氯化铁水溶液，反应4h后，加
成方法有化学氧化合成法、电化学聚合法、乳液
聚合法、模板合成法等方法】。本文采用氧化合200mL甲醇，反应15min后将其倒出，抽滤，洗
成法制备了聚吡咯，用反相微乳聚合法制备了涤，在65~C的真空干燥箱中干燥至恒重，得到聚
DBSA—PP)r纳米复合材料，并对其进行了表吡咯。
征，并探讨了其电学性能。1．3DBSA—PPy复合材料的制备
称取一定量的吡咯单体，加入0．16mL异丙
1试验醇和2．4mL异辛烷使之形成透明的均相体系
A。另称取一定量的DBSA置于锥形瓶中，加入
1．1仪器和试剂16mL异辛烷和已配置的2mol／L的过硫酸氨
DIGILAB—FTS2000傅里叶红外光谱仪(美1．2mL，磁力搅拌0．5h，形成均一、透明的反胶束
国尼高力公司)；JEOLJSM一6480型扫描电镜溶液B。将溶液A逐滴滴加到溶液B中，速度为

收稿日期：2008—11—14
基金项目：国家自然科学基金(20704020)；江苏科技大学博士启动基金(2006CL0035)资助。
作者简介：曹旭，1984年生，男，硕士研究生，研究方向为纳米功能复合材料。
·40·材料开发与应用2009年4月

0．025mL／s，体系放出大量的热，用冰水冷却，保
持体系温度在0—3℃，随着溶液A的滴人，溶液
B逐渐由绿色变为灰色，最终变为黑色。继续反
应一段时间后，加入4mL甲醇终止反应，抽滤，用
甲醇、丙酮分别洗涤2次，并用大量蒸馏水洗涤，
直到洗涤液pH值为7为止。于40~C真空干燥
12h，即得到DBSA—PPy复合材料卜”j。
1．4样品电化学测试
图1聚吡咯(a)和DBSA-PPy(b)的红外光谱
将70％样品、30％的乙炔黑，质量之和为2．2XRD表征及分析
0．2000g，加入60％聚四氟乙烯(PTFE)乳液图2，3分别为PP)r和DBSA—PP)r的XRD谱
0．07g作为粘接剂，用30mm×10mm镍网作导图，图2的衍射峰2主要处于15。一3O。之间，表
电载体，再均匀涂刷在镍网两侧。XJP一821新明合成产物为PPy，在22．3。、26．2。处出现较宽的
极谱仪(江苏电分析仪器厂)采用三电极体系，衍射峰，说明PP)r有一定程度的晶化度。图3中
Hg／Hgo为参比电极，辅助电极213型铂电极，研对应的衍射峰强度较图2有所下降，DBSA的存
究电极30／'／1／nx10171／11，采用鲁金毛细管，溶液为在对PP)r的x射线衍射图产生了明显的影响，
DBSA阻碍了