專利名稱：一種導(dǎo)電高分子氣凝膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣凝膠及其制備方法，特別涉及一種導(dǎo)電高分子氣凝膠及其制備 方法。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電高分子是一類獨(dú)特的能夠顯示出金屬或者半導(dǎo)體的電學(xué)和光學(xué)特性的有機(jī) 材料。導(dǎo)電高分子除了具有金屬(高電導(dǎo)率)和半導(dǎo)體特性外，還保留了高分子的結(jié)構(gòu)多 樣性、可加工和比重輕等特點(diǎn)。一些簡(jiǎn)單的導(dǎo)電高分子材料，如聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩等， 可以通過化學(xué)氧化的方法大量制備，也可以通過電化學(xué)的方法成膜。由于導(dǎo)電高分子具有 特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理化學(xué)性能，使得它在能源、光、電子器件等方面都有誘人的應(yīng)用前 景，有些已向?qū)嵱没较蜻~進(jìn)。多孔導(dǎo)電高分子材料，由于能夠把高比表面積特性與光電性 能有機(jī)地結(jié)合起來，因而在許多領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。根據(jù)國(guó)際純粹與應(yīng)用化 學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)的規(guī)定，孔徑大于50納米的材料稱為大孔材料，孔徑介于2 50納米之 間的材料稱為介孔材料，而孔徑小于2納米的材料稱為微孔材料。從理論上講，許多導(dǎo)電高 分子鏈的固有剛性，使得這些導(dǎo)電高分子能夠形成許多微孔，這可以從最新合成出的微孔 聚芳乙炔(其BET表面積可以達(dá)到1000m2/g)中得到證實(shí)。而介孔或者大孔導(dǎo)電高分子材 料的制備，尤其是聚苯胺或者聚吡咯，一般是以有機(jī)生物分子或者膠體納米粒子作為模板， 采用溶液化學(xué)或者電化學(xué)氧化的方法制備的。另一方面，氣凝膠是具有低密度和高比表面積的高度多孔性納米材料。它是采用 特殊工藝把濕凝膠中的液體用氣體來置換而不顯著改變凝膠網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)或者體積而得到 的。自從二十世紀(jì)三十年代出現(xiàn)氣凝膠的報(bào)道以來，氣凝膠由于其優(yōu)異的性能，如高度 光學(xué)透明性(透光度> 90% )、巨大的比表面積(大約lOOOm、—1)、低折光指數(shù)(折光指數(shù) < 1. 01)、高絕熱隔音性能、低介電常數(shù)(約為1. 1)等性能，在許多方面得到了廣泛的應(yīng)用。 根據(jù)氣凝膠結(jié)構(gòu)單元的材料屬性劃分，氣凝膠主要有三種無機(jī)氣凝膠、有機(jī)氣凝膠、有機(jī) /無機(jī)雜化氣凝膠。最常見的氣凝膠是通過溶膠_凝膠法聚合無機(jī)金屬氧化物或者金屬硫 化物而合成的。無機(jī)氣凝膠的脆性最大，但當(dāng)緩慢施加載荷時(shí)，無機(jī)氣凝膠卻表現(xiàn)出極高的 壓縮強(qiáng)度。為了降低無機(jī)氣凝膠的脆性，研究人員采用延長(zhǎng)凝膠的老化時(shí)間、采用有機(jī)高分 子交聯(lián)、凝膠表面的疏水改性等措施，以達(dá)到增強(qiáng)氣凝膠的多孔骨架結(jié)構(gòu)的目的?；谔烊?產(chǎn)物及其衍生物的有機(jī)氣凝膠是最先出現(xiàn)的一類氣凝膠。采用甲苯二異氰酸酯交聯(lián)的醋酸 纖維素氣凝膠則表現(xiàn)出了極高的沖擊強(qiáng)度。到目前為止研究的最廣泛深入的有機(jī)氣凝膠則 當(dāng)屬間苯二酚/甲醛氣凝膠與三聚氰胺/甲醛氣凝膠，這些有機(jī)氣凝膠可以在弱堿性條件 下，通過間苯二酚或者三聚氰胺與甲醛的縮聚反應(yīng)而得到。其它有機(jī)氣凝膠則包括聚丙烯 睛氣凝膠、聚氨酯氣凝膠等。與無機(jī)氣凝膠相比，有機(jī)氣凝膠的光學(xué)透明性較差，但其脆性 卻較低。當(dāng)無機(jī)陶瓷的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中嵌入有機(jī)功能小分子或者高分子時(shí)，如在合成無機(jī)二氧 化硅氣凝膠時(shí)原位摻雜卟啉錳；或者有機(jī)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中嵌入功能無機(jī)化合物時(shí)，如在合成 間苯二酚/甲醛有機(jī)氣凝膠時(shí)原位摻雜無機(jī)鈰離子，則可以得到有機(jī)/無機(jī)雜化氣凝膠。根據(jù)氣凝膠的電學(xué)性能劃分，氣凝膠主要分為導(dǎo)電氣凝膠和非導(dǎo)電氣凝膠。由間苯二酚/甲 醛氣凝膠或者三聚氰胺/甲醛氣凝膠高溫裂解制備而成的碳?xì)饽z則是有史以來的第一 類導(dǎo)電氣凝膠。后來，金屬氣凝膠、金屬氧化物氣凝膠、金屬硫化物氣凝膠、金屬硒化物氣凝 膠、甚至由碳納米管作為結(jié)構(gòu)單元的導(dǎo)電氣凝膠等，也都先后有了報(bào)道。這些導(dǎo)電氣凝膠， 不僅能應(yīng)用于非導(dǎo)電氣凝膠使用的場(chǎng)合，而且還可以作為電力電子器件的關(guān)鍵組分使用?，F(xiàn)有技術(shù)中，需要本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切解決的一個(gè)技術(shù)問題就是如何能夠提供 一種氣凝膠及其制備方法，方法簡(jiǎn)單，且制備的氣凝膠能夠具備導(dǎo)電高分子的特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種導(dǎo)電高分子氣凝膠及其制備方法，該方法 的工藝簡(jiǎn)單，且制備的氣凝膠能夠具備導(dǎo)電高分子的特性。為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種導(dǎo)電高分子氣凝膠的制備方法，包括在中性或者酸性水溶液中，加入(3，4)乙撐二氧噻吩和高分子聚電解質(zhì)，進(jìn)行超 聲分散或者機(jī)械攪拌直到形成均勻的懸浮液；所述懸浮液穩(wěn)定存在至少0. 5 24小時(shí)；將所述懸浮液的溫度調(diào)至水的冰點(diǎn)和室溫之間，加入氧化劑的中性或者酸性水溶 液，攪拌30秒 30分鐘后，在室溫和水的沸點(diǎn)溫度之間靜置2 48小時(shí)，得到導(dǎo)電高分子 水凝膠；通過對(duì)所述導(dǎo)電高分子水凝膠進(jìn)行干燥，獲得導(dǎo)電高分子氣凝膠。優(yōu)選的，所述高分子聚電解質(zhì)選自水溶性的聚丙烯酸鹽、聚苯乙烯磺酸鹽、聚苯 胺磺酸鹽、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸鹽)、水溶性陰離子型的聚(3，4)乙撐二 氧噻吩中的一種或一種以上的混合物。 優(yōu)選的，對(duì)所述導(dǎo)電高分子水凝膠進(jìn)行干燥之前，還包括對(duì)所述導(dǎo)電高分子水凝 膠用去離子水進(jìn)行置換，除去低分子量的導(dǎo)電高分子和水溶性雜質(zhì)。優(yōu)選的，采用冷凍干燥的方式對(duì)導(dǎo)電高分子水凝膠直接進(jìn)行干燥。優(yōu)選的，采用超臨界的方式對(duì)導(dǎo)電高分子水凝膠直接進(jìn)行干燥，具體包括采用乙醇對(duì)導(dǎo)電高分子水凝膠中存在的溶劑水進(jìn)行置換，得到高分子醇凝膠；采用超臨界乙醇或者超臨界二氧化碳方式對(duì)所述高分子醇凝膠進(jìn)行干燥。優(yōu)選的，導(dǎo)電高分子單體(3，4)乙撐二氧噻吩的濃度為10_3 lC^mL (乙撐二氧噻 吩)/mL(水)；導(dǎo)電高分子單體(3，4)乙撐二氧噻吩的摩爾濃度與摻雜聚電解質(zhì)單體的摩 爾濃度之比為1 5 5 1。優(yōu)選的，所述氧化劑與導(dǎo)電高分子單體(3，4)乙撐二氧噻吩單體的摩爾比為 1 1 1 100;其中，所述氧化劑選自過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、無水三氯化鐵、六 水合三氯化鐵、九水合硝酸鐵、無水硫酸鈰、含結(jié)晶水的硫酸鈰、無水硝酸鈰、含結(jié)晶水的硝 酸鈰、過氧化氫或者硝酸。此外，本發(fā)明還公開了一種導(dǎo)電高分子氣凝膠，其特征在于，所述導(dǎo)電高分子氣凝 膠是一種以本征導(dǎo)電高分子的聚電解質(zhì)摻雜物為三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)材料的有機(jī)導(dǎo)電氣凝膠，所 述導(dǎo)電高分子氣凝膠所用的本征態(tài)導(dǎo)電高分子為聚(3，4)乙撐二氧噻吩。優(yōu)選的，所述導(dǎo)電高分子氣凝膠所用的摻雜聚電解質(zhì)選自水溶性的聚丙烯酸鹽、 聚苯乙烯磺酸鹽、聚苯胺磺酸鹽、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸鹽)、水溶性陰離子型的聚(3，4)乙撐二氧噻吩等的一種或一種以上的混合物。優(yōu)選的，所述導(dǎo)電高分子氣凝膠的孔徑為lnm 5iim，孔隙率為75.0 99. 5%， 密度為0. 05 0. 5g/cm3，比表面積為100 1000m2/g，電導(dǎo)率為1(T5 102s/cm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明所提出的一種導(dǎo)電高分子氣凝膠，是一種以本征導(dǎo)電高分子的聚電解質(zhì)摻 雜物為三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)材料的有機(jī)導(dǎo)電氣凝膠，它結(jié)合了導(dǎo)電高分子的光電特點(diǎn)和氣凝膠的 輕質(zhì)多孔特點(diǎn)，將在能源(二次電池、太陽能電池、固體電池)、光、電子器件、納米機(jī)械的零 部件、晶體管、整流器、發(fā)光二極管、(生物)傳感器、分子器件、雙電層電容材料、電磁屏蔽、 隱身技術(shù)、生命科學(xué)、催化領(lǐng)域、吸附與分離等方面得到廣泛的應(yīng)用。進(jìn)一步，該導(dǎo)電高分子氣凝膠的制備方法具有工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、可規(guī)模生產(chǎn)的 特點(diǎn)。并且，由于在合成中使用了聚電解質(zhì)作為導(dǎo)電高分子的摻雜劑，高分子聚電解質(zhì)的存 在解決了導(dǎo)電高分子單體(3，4)乙撐二氧噻吩在水性溶液中難以溶解的問題。進(jìn)一步，本 發(fā)明所述的高分子聚電解質(zhì)、氧化劑可有多種選擇，制備材料多樣化；此外，可以通過冷凍 干燥或者超臨界干燥兩種方式對(duì)導(dǎo)電高分子水凝膠進(jìn)行干燥，以獲得導(dǎo)電高分子氣凝膠， 制備方法靈活。


圖1是本發(fā)明一種導(dǎo)電高分子氣凝膠的制備方法實(shí)施例的流程圖；圖2(a)是本發(fā)明實(shí)例一中所制備的導(dǎo)電高分子氣凝膠的掃描電鏡照片；圖2(b)為采用壓汞法測(cè)得的本發(fā)明實(shí)例一中所制備的導(dǎo)電高分子氣凝膠的孔徑 分布曲線；圖3(a)為本發(fā)明實(shí)例二中所制備的導(dǎo)電高分子氣凝膠的數(shù)碼照片；圖3(b)為本發(fā)明實(shí)例二中所制備的導(dǎo)電高分子氣凝膠的掃描電鏡照片；圖3(c)為本發(fā)明實(shí)例二中所制備的導(dǎo)電高分子氣凝膠的氮?dú)馕?脫附曲線；圖3(d)為本發(fā)明實(shí)例二中所制備的導(dǎo)電高分子氣凝膠的孔徑分布曲線。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。參照?qǐng)D1，示出了本發(fā)明一種導(dǎo)電高分子氣凝膠的制備方法實(shí)施例的流程圖，包 括步驟101，在中性或者酸性水溶液中，加入(3，4)乙撐二氧噻吩和高分子聚電解 質(zhì)，進(jìn)行超聲分散或者機(jī)械攪拌直到形成均勻的懸浮液；所述懸浮液穩(wěn)定存在至少0. 5 24小時(shí)；本發(fā)明實(shí)施例選用的水溶液可以為中性水溶液，也可以為酸性水溶液，其中，所述 酸性水溶液可采用鹽酸、硫酸或者磷酸進(jìn)行配制，濃度可為0. 05 4. 0摩爾/升。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述高分子聚電解質(zhì)選自水溶性的聚丙烯酸鹽、聚苯 乙烯磺酸鹽、聚苯胺磺酸鹽、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸鹽)、水溶性陰離子型的 聚(3，4)乙撐二氧噻吩中的一種或一種以上的混合物。
進(jìn)一步，導(dǎo)電高分子單體(3，4)乙撐二氧噻吩的濃度為10_3 lC^mL (乙撐二氧噻 吩)/mL(水)；導(dǎo)電高分子單體(3，4)乙撐二氧噻吩的摩爾濃度與聚電解質(zhì)單體單元的摩 爾濃度之比為1 5 5 1。針對(duì)加入(3，4)乙撐二氧噻吩和摻雜聚電解質(zhì)的中性或者酸性水溶液，可通過超 聲分散或者機(jī)械攪拌兩種方式，獲得均勻的懸浮液，所述懸浮液能夠穩(wěn)定存在至少0. 5 24小時(shí)；其中，超聲分散的超聲功率可以為40 1000W，超聲頻率可以為19 80KHz ；機(jī)械 攪拌的轉(zhuǎn)速可以為40 4000轉(zhuǎn)/分。步驟102，將所述懸浮液的溫度調(diào)至水的冰點(diǎn)和室溫之間，加入氧化劑的中性或者 酸性水溶液，攪拌30秒 30分鐘后，在室溫和水的沸點(diǎn)溫度之間靜置2 48小時(shí)，得到導(dǎo) 電高分子水凝膠；所述氧化劑的中性或者酸性水溶液，即為將氧化劑溶于中性或者酸性水溶液(該 酸性水溶液可采用鹽酸、硫酸或者磷酸進(jìn)行配制，濃度可為0. 05-4. 0摩爾/升)所得到的 溶液，將其加入到調(diào)節(jié)好溫度后的懸浮液(反應(yīng)體系)中進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為30秒 30 分鐘，之后在室溫和水的沸點(diǎn)溫度之間靜置，靜置時(shí)間取2 48小時(shí)后，即可得到黑色不流 動(dòng)的導(dǎo)電高分子水凝膠。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述氧化劑與導(dǎo)電高分子單體(3，4)乙撐二氧噻吩單 體的摩爾比為1 1 1 100;其中，所述氧化劑可以選自過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸 鈉、無水三氯化鐵、六水合三氯化鐵、九水合硝酸鐵、無水硫酸鈰、含結(jié)晶水的硫酸鈰、無水 硝酸鈰、含結(jié)晶水的硝酸鈰、過氧化氫或者硝酸。步驟103，通過對(duì)所述導(dǎo)電高分子水凝膠進(jìn)行干燥，獲得導(dǎo)電高分子氣凝膠。本步驟對(duì)導(dǎo)電高分子水凝膠進(jìn)行干燥，其中可以通過冷凍干燥方式或者超臨界干 燥方式進(jìn)行干燥，以去除導(dǎo)電高分子水凝膠中的水，最終獲得導(dǎo)電高分子氣凝膠。需要說明的是，為了得到較高純度的導(dǎo)電高分子水凝膠，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例 中，對(duì)所述導(dǎo)電高分子水凝膠進(jìn)行干燥之前，所述方法還包括步驟對(duì)所述導(dǎo)電高分子水凝 膠用去離子水進(jìn)行置換，除去低分子量的導(dǎo)電高分子和水溶性雜質(zhì)。本發(fā)明實(shí)施例所提出的導(dǎo)電高分子氣凝膠的制備方法具有工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、 可規(guī)模生產(chǎn)的特點(diǎn)。而且，由于在合成中使用了聚電解質(zhì)作為導(dǎo)電高分子的摻雜劑，摻雜聚 電解質(zhì)的存在解決了導(dǎo)電高分子單體(3，4)乙撐二氧噻吩在水性溶液中難以溶解的問題。下面給出本發(fā)明兩個(gè)具體的例子實(shí)例一、導(dǎo)電高分子氣凝膠的合成(采用冷凍干燥方式干燥)取150uL(3，4)-乙撐二氧噻吩加入到聚苯乙烯磺酸鈉溶液(0. 56克聚苯乙烯磺酸 鈉溶于9毫升1摩爾/升的鹽酸溶液)中，超聲分散形成懸浮液(乳液)，然后加入氧化劑 溶液(3. 6克無水硝酸鈰溶于2毫升去離子水中)，劇烈攪拌30秒，然后靜置24小時(shí)獲得導(dǎo) 電高分子水凝膠。獲得的水凝膠用20升的去離子水分10次進(jìn)行置換出去雜質(zhì)。然后采用 定向冷凍的方式，以5毫米/秒的速度將其浸入液氮溶液中，冷凍完全后，進(jìn)行真空干燥，保 持真空度為60帕，溫度為30攝氏度。持續(xù)24小時(shí)后，獲得導(dǎo)電高分子氣凝膠。圖2(a)為 所制備的導(dǎo)電高分子氣凝膠的掃描電鏡照片，圖2(b)為采用壓汞法測(cè)得的導(dǎo)電高分子氣 凝膠的孔徑分布曲線。需要說明的是，所使用的冷凍干燥工藝不受冷凍干燥設(shè)備的限制，可在任何商業(yè)的或非商業(yè)的冷凍干燥設(shè)備中完成導(dǎo)電高分子水凝膠的冷凍干燥，以獲得導(dǎo)電高分子氣凝 膠。所述導(dǎo)電高分子水凝膠可以先采用液氮冷凍，然后轉(zhuǎn)入冷凍干燥器中真空干燥；也可 以在冷凍干燥器中直接冷凍干燥。其中，冷凍方式可以采用定向冷凍(控制冷凍方向)，也 可以采用非定向冷凍；冷凍溫度為_5°C 液氮溫度；干燥溫度為0 60°C，干燥真空度為 10 50000Pa，干燥時(shí)間為2 48小時(shí)。實(shí)例二、導(dǎo)電高分子氣凝膠的合成(采用超臨界干燥方式)取78微升(3，4)-乙撐二氧噻吩與聚苯胺磺酸鈉溶液(0. 151克聚苯胺磺酸鈉溶 于7. 5毫升去離子水中)混和，機(jī)械攪拌4小時(shí)以形成懸浮液(乳液)，然后加入氧化劑溶 液(7. 38克九水合硝酸鐵溶于5毫升去離子水中)，劇烈攪拌1分鐘，然后在40度靜置12 小時(shí)以形成導(dǎo)電高分子水凝膠。獲得的導(dǎo)電高分子水凝膠總共用10升的去離子水置換5 次后，再用10升的乙醇溶液分5次置換以獲得導(dǎo)電高分子醇凝膠。獲得的醇凝膠采用超臨 界C02方式干燥24小時(shí)后即可獲得導(dǎo)電高分子的氣凝膠。圖3(a)為所制備的導(dǎo)電高分子 氣凝膠的數(shù)碼照片；圖3(b)為所制備的導(dǎo)電高分子氣凝膠的掃描電鏡照片；圖3(c)為所 制備的導(dǎo)電高分子氣凝膠的氮?dú)馕?脫附曲線；圖3(d)為所制備的導(dǎo)電高分子氣凝膠的 孔徑分布曲線。本發(fā)明實(shí)施例所提供的導(dǎo)電高分子氣凝膠，是一種以本征導(dǎo)電高分子的聚電解質(zhì) 摻雜物為三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)材料的有機(jī)導(dǎo)電氣凝膠，所述導(dǎo)電高分子氣凝膠所用的本征態(tài)導(dǎo)電 高分子為聚(3，4)乙撐二氧噻吩，導(dǎo)電高分子單體(3，4)乙撐二氧噻吩的結(jié)構(gòu)式如下所 示 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述導(dǎo)電高分子氣凝膠所用的摻雜聚電解質(zhì)可以選自 下述物質(zhì)中的一種或者一種以上的混合物水溶性的聚丙烯酸鹽、聚苯乙烯磺酸鹽、聚苯胺磺酸鹽、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲 基-1-丙磺酸鹽)、水溶性陰離子型的聚(3，4)乙撐二氧噻吩等，其對(duì)應(yīng)的摻雜聚電解質(zhì)的 結(jié)構(gòu)式分別如下式a-e所示
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述導(dǎo)電高分子氣凝膠的孔徑為lnm 5i!m，孔隙率 為75. 0 99. 5%，密度為0. 05 0. 5g/cm3，比表面積為100 1000m2/g，電導(dǎo)率為10_5 102s/cm。本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種導(dǎo)電高分子氣凝膠結(jié)合了導(dǎo)電高分子的光電特點(diǎn)和 氣凝膠的輕質(zhì)多孔特點(diǎn)，將在能源(二次電池、太陽能電池、固體電池)、光、電子器件、納米 機(jī)械的零部件、晶體管、整流器、發(fā)光二極管、(生物)傳感器、分子器件、雙電層電容材料、電磁屏蔽、隱身技術(shù)、生命科學(xué)、催化領(lǐng)域、吸附與分離等方面得到廣泛的應(yīng)用。
以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種導(dǎo)電高分子氣凝膠及其制備方法，進(jìn)行了詳細(xì)介紹， 本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用 于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的 思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為 對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
一種導(dǎo)電高分子氣凝膠的制備方法，其特征在于，包括在中性或者酸性水溶液中，加入(3，4)乙撐二氧噻吩和高分子聚電解質(zhì)，進(jìn)行超聲分散或者機(jī)械攪拌直到形成均勻的懸浮液；所述懸浮液穩(wěn)定存在至少0.5～24小時(shí)；將所述懸浮液的溫度調(diào)至水的冰點(diǎn)和室溫之間，加入氧化劑的中性或者酸性水溶液，攪拌30秒～30分鐘后，在室溫和水的沸點(diǎn)溫度之間靜置2～48小時(shí)，得到導(dǎo)電高分子水凝膠；通過對(duì)所述導(dǎo)電高分子水凝膠進(jìn)行干燥，獲得導(dǎo)電高分子氣凝膠。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述高分子聚電解質(zhì)選自水溶性的聚丙烯酸鹽、聚苯乙烯磺酸鹽、聚苯胺磺酸鹽、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲 基-1-丙磺酸鹽)、水溶性陰離子型的聚(3，4)乙撐二氧噻吩中的一種或一種以上的混合 物。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)所述導(dǎo)電高分子水凝膠進(jìn)行干燥之前，還 包括對(duì)所述導(dǎo)電高分子水凝膠用去離子水進(jìn)行置換，除去低分子量的導(dǎo)電高分子和水溶性 雜質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用冷凍干燥的方式對(duì)導(dǎo)電高分子水凝膠 直接進(jìn)行干燥。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用超臨界的方式對(duì)導(dǎo)電高分子水凝膠直 接進(jìn)行干燥，具體包括采用乙醇對(duì)導(dǎo)電高分子水凝膠中存在的溶劑水進(jìn)行置換，得到高分子醇凝膠；采用超臨界乙醇或者超臨界二氧化碳方式對(duì)所述高分子醇凝膠進(jìn)行干燥。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，導(dǎo)電高分子單體(3，4)乙撐二氧噻吩的濃度為10_3 lCTmU乙撐二氧噻吩)/ mL (水)；導(dǎo)電高分子單體(3，4)乙撐二氧噻吩的摩爾濃度與摻雜聚電解質(zhì)單體的摩爾濃度之 比為1 5 5 1。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述氧化劑與導(dǎo)電高分子單體(3，4)乙撐二氧噻吩單體的摩爾比為1 1 1 100;其中，所述氧化劑選自過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、無水三氯化鐵、六水合三氯化 鐵、九水合硝酸鐵、無水硫酸鈰、含結(jié)晶水的硫酸鈰、無水硝酸鈰、含結(jié)晶水的硝酸鈰、過氧 化氫或者硝酸。
8.一種導(dǎo)電高分子氣凝膠，其特征在于，所述導(dǎo)電高分子氣凝膠是一種以本征導(dǎo)電高 分子的聚電解質(zhì)摻雜物為三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)材料的有機(jī)導(dǎo)電氣凝膠，所述導(dǎo)電高分子氣凝膠所 用的本征態(tài)導(dǎo)電高分子為聚(3，4)乙撐二氧噻吩。
9.如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)電高分子氣凝膠，其特征在于，所述導(dǎo)電高分子氣凝膠所用 的摻雜聚電解質(zhì)選自水溶性的聚丙烯酸鹽、聚苯乙烯磺酸鹽、聚苯胺磺酸鹽、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲 基-1-丙磺酸鹽)、水溶性陰離子型的聚(3，4)乙撐二氧噻吩等的一種或一種以上的混合 物。
10.如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)電高分子氣凝膠，其特征在于，所述導(dǎo)電高分子氣凝膠的孔 徑為lnm 5 ii m,孔隙率為75. 0 99. 5 %，密度為0. 05 0. 5g/cm3，比表面積為100 1000m2/g，電導(dǎo)率為 10一5 102s/cm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電高分子氣凝膠及其制備方法，其中所述導(dǎo)電高分子氣凝膠是一種以本征導(dǎo)電高分子的聚電解質(zhì)摻雜物為三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)材料的有機(jī)導(dǎo)電氣凝膠，所述導(dǎo)電高分子氣凝膠所用的本征態(tài)導(dǎo)電高分子為聚(3，4)乙撐二氧噻吩；摻雜聚電解質(zhì)選自水溶性的聚丙烯酸鹽、聚苯乙烯磺酸鹽、聚苯胺磺酸鹽、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸鹽)、水溶性陰離子型的聚(3，4)乙撐二氧噻吩等的一種或一種以上的混合物；所述導(dǎo)電高分子氣凝膠的孔徑為1nm～5μm，孔隙率為75.0～99.5％，密度為0.05～0.5g/cm3，比表面積為100～1000m2/g，電導(dǎo)率為10-5～102s/cm。
文檔編號(hào)C08L33/24GK101851398SQ201010175408
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者劉吉仁, 張學(xué)同, 李春燕, 羅運(yùn)軍 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)