軟模板法制備低分子量聚苯胺納米粒子

信欣王巖

(1北華大學化學與生物學院，吉林 吉林 132013；2.康乃爾化學工業(yè)股份有限公司，吉林 吉林 132101)

軟模板法制備低分子量聚苯胺納米粒子

信欣2王巖1

(1北華大學化學與生物學院，吉林 吉林 132013；2.康乃爾化學工業(yè)股份有限公司，吉林 吉林 132101)

采用軟模板法，以不同表面活性劑為穩(wěn)定劑和軟模板，制備了低分子量聚苯胺的納米粒子，還考察了不同表面活性劑種類、濃度及靜置時間對生成的低分子量聚苯胺納米粒子的尺寸和形貌的影響。

軟模板法;表面活性劑;低分子量聚苯胺

導電聚合物具有優(yōu)異的物理化學性能，在光電子器件、能源、傳感器、分子器件、金屬防腐和電磁屏蔽上有著廣泛的應(yīng)用前景[1]。聚苯胺因其價格便宜、制備簡單、性能穩(wěn)定、并具有獨特的摻雜/去摻雜過程、導電性能良好、電化學性質(zhì)穩(wěn)定和環(huán)境穩(wěn)定性好等優(yōu)點，成為倍受關(guān)注的導電聚合物之一[2-3]。但是，聚苯胺分子鏈結(jié)構(gòu)剛性大，使它的溶解性極差，幾乎不溶于任何溶劑中，大大限制了它的應(yīng)用[4]。因而，解決聚苯胺的溶解性問題是實現(xiàn)導電聚苯胺應(yīng)用的關(guān)鍵，通過研究發(fā)現(xiàn)可以通過加大陰離子的尺寸、嵌段共聚、接枝共聚的方法增加聚苯胺的溶解性，但這些方法都會在一定程度上損失聚苯胺的導電率[5-7]。人們還合成了苯胺的齊聚物，與聚苯胺相比，齊聚物的分子量比較小，因而可較好地溶解在一些有機溶劑中，同時齊聚物又具有與聚苯胺相媲美的電活性[8]。隨著納米科學的迅速發(fā)展，有機納米材料的研究更加深入，將納米技術(shù)引入聚苯胺材料中，不僅有望解決聚苯胺的溶解性問題，而且還能使其集導電性和納米效應(yīng)于一體，賦予材料一些獨特的性能，這些特性又和納米結(jié)構(gòu)的尺寸、形貌有著密切的聯(lián)系[9]。

在這篇文章中，我們利用軟模板法，選擇低分子量聚苯胺的四氫呋喃溶液為良溶劑，表面活性劑（P123；SDS；CTAB；PVP）的水溶液為不良溶劑，采用軟模板法制備低分子量聚苯胺納米粒子，并考察了不同條件對其形貌的影響。

1 實驗部分

1.1 主要試劑

低分子量聚苯胺（實驗室自制）；聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物(P123)；十六烷基三甲基溴化胺鹽 (CTAB)；十二烷基磺酸鈉(SDS)；聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；去離子水；四氫呋喃；所有試劑均為分析純，使用前未做進一步純化處理。

1.2 低分子量聚苯胺納米粒子的制備及表征

具體操作步驟如下：取一定濃度的低分子量聚苯胺的四氫呋喃溶液，快速加入到劇烈攪拌下的表面活性劑的水溶液中，攪拌5分鐘后，室溫下靜置，離心，水洗三次除去表面活性劑，得到黑色固體。干燥后進行SEM表征。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同表面活性劑對低分子量聚苯胺納米粒子形貌的影響

選用PANI/THF1mmol/L，P123、SDS、CTAB做表面活性劑時，PANI/表面活性劑=1:5時，靜置2天，得到的是分散性不好的納米球，相同濃度及靜置時間下，PVP為表面活性劑下得到的低分子量聚苯胺納米粒子的形貌表現(xiàn)最好，得到比較均一的納米球，直徑在15-35nm。

2.2 溶液用量及靜置時間對低分子量聚苯胺納米粒子形貌的影響

改變兩種溶液的不同用量及靜置時間，PANI/THF1mmol/L：PVP 1mg/ml=1:5時隨著靜置時間的增長(2天延長至3天)，有棒狀聚集體出現(xiàn)，但繼續(xù)延長靜置時間，棒狀聚集體不會增多，PANI/THF1mmol/L：PVP 1mg/ml=1:10時，靜置2天，聚集體的形貌不清晰，（延長靜置時間至3天后，聚集體有基本的球形，但邊緣界限仍不明顯。

2.3 PVP濃度對低分子量聚苯胺納米粒子形貌的影響

改變了PANI在THF中的濃度為2mmol/L，考察了PANI的濃度變化對PANI納米粒子形貌的影響，靜置兩天后，SEM觀測有球形納米粒子出現(xiàn)，靜置3天后，有些納米粒子開始聚集成條狀，4天后，長出了花狀納米粒子，5天后，在花狀聚集體沒有繼續(xù)增多，而是在上面長出了球形聚集體。

3 結(jié)語

由實驗結(jié)果得出，不同表面活性劑，不同濃度及靜置時間都會對低分子量聚苯胺納米結(jié)構(gòu)的形貌有很大影響。表面活性劑PVP在納米粒子生成過程中起到了較好的穩(wěn)定劑和軟模板的雙重作用。如何穩(wěn)定好低分子量聚苯胺的生長條件，得到形貌更加均一、穩(wěn)定的低分子量聚苯胺納米粒子是我們在需要進一步研究的方向。

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吉林市科技創(chuàng)新發(fā)展計劃項目(杰出青年人才培養(yǎng)專項)(104900534)，北華大學博士科研啟動基金項目(202100274).

王巖(1982～)，女，博士，講師，主要從事導電高分子材料研究。