一种聚吡咯多孔中空纳米微球及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111974322A(43)申请公布日2020.11.24(21)申请号201910449588.1(22)申请日2019.05.23(71)申请人天津工业大学地址300387天津市西青区宾水西道399号(72)发明人丁晓莉王鑫兰李晓峰赵红永曹倩倩张玉忠(51)Int.Cl.B01J13/14(2006.01)C08G73/06(2006.01)B01D53/22(2006.01)B01D71/68(2006.01)B01D69/12(2006.01)B01D61/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种聚吡咯多孔中空纳米微球及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及纳米技术和高分子技术，具体的说是一种壳层多孔的聚吡咯中空纳米微球和它的制备方法及其应用，其制备过程可按以下方法进行：即在氧化剂氯化铁的作用下，吡咯单体低温下在纳米二氧化硅模板表面发生聚合反应，之后用氢氟酸刻蚀，除去模板后形成中空结构并在聚吡咯壳层留下纳米级孔洞。该种聚吡咯多孔中空纳米微球可用作填料用于气体分离膜、渗透汽化膜、纳滤膜等的制备。CN111974322ACN111974322A权利要求书1/1页1.一种聚吡咯多孔中空纳米微球的制备方法，其特征在于按以下步骤制备：1)将二氧化硅微球(尺寸为10-100nm)与一定量的水混合；2)将一定量的吡咯、醋酸钠溶于一定量的水，加入到步骤1)中配置的混合液中，超声使其混合均匀，降温至4℃以下；3)将一定量的氯化铁溶于水，加入到步骤2)配好的混合液中，在4℃下持续搅拌反应一段时间，洗涤，离心，将所得产物用HF浸泡一段时间，离心，洗涤得到最终产物。2.照权利要求1所述的聚吡咯多孔中空纳米微球的制备方法，其特征在于：氯化铁浓度为0.1-0.5mol/L。3.按照权利要求1所述的聚吡咯多孔中空纳米微球的制备方法，其特征在于：反应时间为10-15小时。4.按照权利要求1所述的聚吡咯多孔中空纳米微球的制备方法，其特征在于：HF的浓度为3-8％(质量分数)。5.按照权利要求1所述的聚吡咯多孔中空纳米微球的制备方法制备的聚吡咯多孔中空纳米微球，其特征在于：微球的中空结构的尺寸可由二氧化硅模板的尺寸调控，壳层厚度可由吡咯的浓度控制。6.按照权利要求1-5所制备的一种聚吡咯多孔中空纳米微球，其特征在于，具有中空结构，壳层材料为聚吡咯，且壳层具有纳米级的孔。7.按照权利要求1～6所述的聚吡咯多孔中空纳米微球的应用，其特征在于，所述的聚吡咯多孔中空纳米微球在分离膜制备中应用。具体来说，聚吡咯多孔中空纳米微球作为填料与其他聚合物膜材料共混，制备分离膜，可用于气体膜分离、纳滤、渗透汽化。2CN111974322A说明书1/3页一种聚吡咯多孔中空纳米微球及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及纳米技术，高分子技术，具体的说是一种聚吡咯多孔中空纳米微球和它的制备方法及其应用。背景技术[0002]由于聚吡咯具有独特的性质，已经应用在许多方面。目前，聚吡咯的合成方法有电化学氧化聚合法和化学聚合法，但是，所制备的聚吡咯结构单一，不能很好的应用到工业生产中。为制备具有特殊结构的聚吡咯，研究人员已经开发了包括模板聚合，界面聚合，种子聚合等多种方法，特别是聚吡咯可以在稀盐酸环境中，过硫酸铵作为氧化剂，通过化学氧化聚合方法制备，但是，这些合成方法使用了有毒有害的化学物质，对大自然带来不可避免的有害影响，因此具有特殊结构的聚吡咯的绿色合成的研究引起了研究者的极大兴趣。[0003]多孔中空纳米微球由于其独特的结构，将其添加到膜基质中，可以减少传质路径，从而降低传质阻力，是提高膜通量的的一个很有效的方法。本发明主要关于用一种简便的方法制备的聚吡咯多孔中空纳米微球和应用：即在氧化剂的作用下，低温使吡咯单体在纳米二氧化硅模板表面发生化学聚合，之后用氢氟酸刻蚀，除去模板形成中空结构并在壳层留下纳米级的孔隙。这种方法操作简单，步骤少，制备的纳米中空微球可用作填料，用于气体分离膜、渗透汽化膜、纳滤膜等的制备。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种可用简单的方法制备的聚吡咯多孔中空纳米微球及制备方法和应用。其制备方案如下：[0005]1)将二氧化硅微球(尺寸为10-100nm)与一定量的水混合；[0006]2)将一定量的吡咯、醋酸钠溶于一定量的水，加入到步骤1)中配置的混合液中，超声使其混合均匀，降温至4℃以下，反应10-15小时；[0007]3)将一定量的氯化铁溶于水，加入到步骤2)配好的混合液中，在4℃下持续搅拌反应一段时间，洗涤，离心，将所得产物用HF浸泡一段时间，离心，洗涤得到最终产物。[0008]采用氯化铁的浓度为0.1-0.5mol/L；HF的浓度