信欣王巖

(1北華大學(xué)化學(xué)與生物學(xué)院，吉林 吉林 132013；2.康乃爾化學(xué)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(xué)化學(xué)與生物學(xué)院，吉林 吉林 132013；2.康乃爾化學(xué)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(shí)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(dǎo)電聚合物具有優(yōu)異的物理化學(xué)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(jià)格便宜、制備簡單、性能穩(wěn)定、并具有獨(dú)特的摻雜/去摻雜過程、導(dǎo)電性能良好、電化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和環(huán)境穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，成為倍受關(guān)注的導(dǎo)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(shí)現(xiàn)導(dǎo)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(huì)在一定程度上損失聚苯胺的導(dǎo)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(jī)溶劑中，同時(shí)齊聚物又具有與聚苯胺相媲美的電活性[8]。隨著納米科學(xué)的迅速發(fā)展，有機(jī)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(dǎo)電性和納米效應(yīng)于一體，賦予材料一些獨(dú)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(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑

低分子量聚苯胺（實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(jìn)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(shí)，PANI/表面活性劑=1:5時(shí)，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(shí)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(shí)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(shí)間，PANI/THF1mmol/L：PVP 1mg/ml=1:5時(shí)隨著靜置時(shí)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(shí)間，棒狀聚集體不會(huì)增多，PANI/THF1mmol/L：PVP 1mg/ml=1:10時(shí)，靜置2天，聚集體的形貌不清晰，（延長靜置時(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，不同表面活性劑，不同濃度及靜置時(shí)間都會(huì)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(jìn)一步研究的方向。

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吉林市科技創(chuàng)新發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(杰出青年人才培養(yǎng)專項(xiàng))(104900534)，北華大學(xué)博士科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目(202100274).

王巖(1982～)，女，博士，講師，主要從事導(dǎo)電高分子材料研究。