專利名稱：一種金屬基底表面包覆具有微觸角形貌的聚吡咯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電高分子材料聚吡咯，尤其是涉及一種金屬基底表面包覆具有微觸角 形貌的聚吡咯的制備方法。
技術(shù)背景聚吡咯(PPy)是一種重要的導(dǎo)電高分子材料。由于具有較低的成本、容易制備、較好的導(dǎo) 電性、光電性、熱電性、較好的生物細(xì)胞相容性、可以方便地沉積在各種基片上、可與其它功能材料共聚或復(fù)合、可在常溫或低溫下使用等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣闊的應(yīng)用前景(參考文獻(xiàn)Iroh J O , W illiam s C. Synth. M et. ， 1999, 99: 1_8)。聚吡咯可用作導(dǎo)電材料、電致變色材料、 二次電池陽極材料、防腐材料、醫(yī)用材料、抗靜電材料等，可用于制備傳感器、傳動(dòng)器、固 體電解質(zhì)電容器等。(參考文獻(xiàn)IrohJO， WilliamsC. Synth. Met., 1999, 99: 1—8.;PerruchotC, ChehimiMM, Delamar M.Synth.Met.,2000, 113: 53~63.; Talaie A, Lee J Y， Lee Y K. Thin Solid Films,2000, 363: 163—166.; Somani P， Mandale A B， Radhakrishnan S. ActaMater.,2000, 48: 2859—2871.; Fritz B， Paul R. Electrochim. Acta, 2000, 45: 2467—2482.; Su W ，Iroh J O. Electrochim. Acta,1999,44: 46554665.; A likacem N,Marois Y, Zhang Z. Artif. Organs,1999, 23: 910—919.; OmastovaM, Simon F. J.Mater.Sci. 2000, 35: 1743—1749.; Zeng K, Tachikawa H， Zhu Z Y. Anal. Chem.，2000, 72: 2211—2215.; Mikito Y， Takashi N, Tomoyuki H. Sens. Actuators,2000, B66 (1—3):77—79.; Kemp N T， F lanagan G U ， Kaiser A B. Synth.Met., 1999, 101: 434~435.; Lin C W , Yang J Y, Hwang B J. J. Chin. Inst. Chem. Eng. 1999, 30: 449~456.; Kim B C, Spinks G, Too C O. React. Funct. Polym.,2000, 44: 3140.; Takamatsu T, Taketani Y. JP 11 121 279, 1999.; Kojima Y, KamikawaH, Takamatsu T. JP 11 121 280,1999.)具有微觸角形貌的聚吡咯作為生物 傳感器中識(shí)別元件(如酶、抗原和抗體等)的載體具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，其制備方法主要有 模板法(參考文獻(xiàn)Oh S W, Woo R H, Lee C H.[J]. Curr Appl Phys, 2005, 5(1): 55 — 58.; Che Q Lakshmi B B， Fisher E R.[J].Nature， 1998， 393: 346—347.; Jerome C， Labaye D E， Jerome R.[J]. Synth Met, 2004， 142: 207—216.; Martin C R. [J]. Science, 1994, 266:1961 — 1966.; Martin C R. [J]. Chem Mater, 1996,8(9): 2382—2390.)和非模板法(參考文獻(xiàn)Cai X W ， Gao J S， Xie Z X. Langmuir, 1998, 14:2508—2514. Ge D T， Wang J X, Wang Z. Synth. Met, 2002,132: 93—95. SeoI, Pyo M , Cho G J. Langmuir, 2002, 18: 7253—7257)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種金屬基底表面包覆具有微觸角形貌的聚吡咯的制備方法。 本發(fā)明的技術(shù)方案是采用非模板法在金屬基底表面恒電位合成具有微觸角形貌的聚吡咯，以卨氯酸鋰(或?qū)妆交撬徕c)、吡咯和鉑片(或鐵片、聚氯乙烯板材、聚酯板材)為原料。本發(fā)明的步驟為1) 吡咯使用前采用常壓蒸餾，取128 13rC的餾分，然后避光氮?dú)鈿夥障吕洳貍溆茫?) 將高氯酸鋰或?qū)妆交撬徕c溶于水中，得到溶液A;3) 在溶液A中，加入步驟l)所得的吡咯，并通氮?dú)?，得到溶液B，吡咯的摩爾濃度與 高氯酸鋰或?qū)妆交撬徕c的摩爾濃度比為1 : (0.1 5);4) 將基片打磨后依次放入乙醇和水中超聲波清洗備用；5) 在三電極電解池中，將步驟4)所得的基片作為工作電極，鉑片作為對電極，飽和甘 汞電極作為參比電極，溶液B作為支持電解液，聚合，真空干燥，獲得目標(biāo)產(chǎn)物。所述基片為鉑片、鐵片或鍍金塑料板等，鍍金塑料板可選用鍍金聚氯乙烯板或鍍金聚酯板等，所述基片的面積最好為10mmxl0mm;所述基片打磨可先采用氧化鋁砂紙打磨，然后采用金相砂紙打磨。所述聚合的恒電位最好為0.6 6V，聚合的時(shí)間最好為10 120min。對所得的目標(biāo)產(chǎn)品可在常溫下進(jìn)行循環(huán)伏安法、電化學(xué)阻抗法和掃描電鏡等性能測試和表征。本發(fā)明采用非模板恒電位法，與模板法相比，本發(fā)明制作操作簡單、過程快捷，與非模 板掃描探針顯微鏡法、復(fù)合電極法、嵌段共聚物分子自組裝法比較，本發(fā)明還具備以下優(yōu)點(diǎn) 一步法合成操作簡單、合成的樣品觸角數(shù)量多，觸手分布均勻，觸角長度粗細(xì)和樣品電阻性 可通過聚合時(shí)間控制，最終產(chǎn)品穩(wěn)定性高，電阻性較好。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的循環(huán)伏安圖。在圖1中，橫坐標(biāo)為電壓potential(V)，縱坐標(biāo)為 電流強(qiáng)度current (A)。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的電化學(xué)阻抗譜。在圖2中，橫坐標(biāo)為頻率的對數(shù)lg(Frequency), 左縱坐標(biāo)為阻抗IZI(Q)，右縱坐標(biāo)為阻抗相角phase of Z。圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的SEM照片。圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的循環(huán)伏安圖。在圖4中，橫坐標(biāo)為電壓potential(V)，縱坐標(biāo)為 電流強(qiáng)度current (A)。圖5為本發(fā)明實(shí)施例2的電化學(xué)阻抗譜。在圖5中，橫坐標(biāo)為頻率的對數(shù)lg(Frequency)， 左縱坐標(biāo)為阻抗IZI(Q)，右縱坐標(biāo)為阻抗相角phase of Z。圖6為本發(fā)明實(shí)施例2的SEM照片。圖7為本發(fā)明實(shí)施例3的循環(huán)伏安圖。在圖7中，橫坐標(biāo)為電壓potential(V)，縱坐標(biāo)為 電流強(qiáng)度current (A)。圖8為本發(fā)明實(shí)施例3的電化學(xué)阻抗譜。在圖8中，橫坐標(biāo)為頻率的對數(shù)lg(Frequency)， 左縱坐標(biāo)為阻抗IZI(Q)，右縱坐標(biāo)為阻抗相角phase of Z。圖9為本發(fā)明實(shí)施例3的SEM照片。圖10為本發(fā)明實(shí)施例4的循環(huán)伏安圖。在圖10中，橫坐標(biāo)為電壓potential(V)，縱坐標(biāo) 為電流強(qiáng)度current (A)。圖11為本發(fā)明實(shí)施例4的電化學(xué)阻抗譜。在圖11中，橫坐標(biāo)為頻率的對數(shù)lg(Frequency)， 左縱坐標(biāo)為阻抗IZI(Q)，右縱坐標(biāo)為阻抗相角phase of Z。圖12為本發(fā)明實(shí)施例4的SEM照片。圖13為本發(fā)明實(shí)施例5的循環(huán)伏安圖。在圖13中，橫坐標(biāo)為電壓potential(V)，縱坐標(biāo) 為電流強(qiáng)度current (A)。圖14為本發(fā)明實(shí)施例5的電化學(xué)阻抗譜。在圖14中，橫坐標(biāo)為頻率的對數(shù)lg(Frequency)， 左縱坐標(biāo)為阻抗IZI(Q)，右縱坐標(biāo)為阻抗相角phase of Z。圖15為本發(fā)明實(shí)施例5的SEM照片。圖16為本發(fā)明實(shí)施例6的循環(huán)伏安圖。在圖16中，橫坐標(biāo)為電壓potential(V)，縱坐標(biāo) 為電流強(qiáng)度current (A)。圖17為本發(fā)明實(shí)施例6的電化學(xué)阻抗譜。在圖17中，橫坐標(biāo)為頻率的對數(shù)lg(Frequency)， 左縱坐標(biāo)為阻抗IZI(Q)，右縱坐標(biāo)為阻抗相角phase of Z。圖18為本發(fā)明實(shí)施例6的SEM照片。圖19為本發(fā)明實(shí)施例7的循環(huán)伏安圖。在圖19中，橫坐標(biāo)為電壓potential(V)，縱坐標(biāo) 為電流強(qiáng)度current (A)。圖20為本發(fā)明實(shí)施例7的電化學(xué)阻抗譜。在圖20中，橫坐標(biāo)為頻率的對數(shù)lg(Frequency)， 左縱坐標(biāo)為阻抗IZI(Q)，右縱坐標(biāo)為阻抗相角phase of Z。圖21為本發(fā)明實(shí)施例7的SEM照片。5圖22為本發(fā)明實(shí)施例8的循環(huán)伏安圖。在圖22中，橫坐標(biāo)為電壓potential(V)，縱坐標(biāo) 為電流強(qiáng)度current (A)。圖23為本發(fā)明實(shí)施例8的電化學(xué)阻抗譜。在圖23中，橫坐標(biāo)為頻率的對數(shù)lg(Frequency)， 左縱坐標(biāo)為阻抗IZI(Q)，右縱坐標(biāo)為阻抗相角phase of Z。圖24為本發(fā)明實(shí)施例8的SEM照片。圖25為本發(fā)明實(shí)施例9的循環(huán)伏安圖。在圖25中，橫坐標(biāo)為電壓potential(V)，縱坐標(biāo) 為電流強(qiáng)度current (A)。圖26為本發(fā)明實(shí)施例9的電化學(xué)阻抗譜。在圖26中，橫坐標(biāo)為頻率的對數(shù)lg(Frequency)， 左縱坐標(biāo)為阻抗IZI(Q),右縱坐標(biāo)為阻抗相角phase of Z。圖27為本發(fā)明實(shí)施例9的SEM照片。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1(1) 吡咯使用前采用常壓蒸餾，取128-13rC的餾分，然后避光氮?dú)鈿夥障吕洳貍溆茫?2) 將三水高氯酸鋰加入50ml水溶液中，在磁力攪拌下使其充分溶解，轉(zhuǎn)移至100ml 容量瓶中定容，配置成LiC104濃度為0.1-0.5mol/L的溶液A;(3) 在溶液A中，加入步驟(1)所得的吡咯，吡咯摩爾濃度與高氯酸鋰摩爾濃度比為 0.1-10，并通氮?dú)猓玫饺芤築;(4) 將鉑片裁剪成10mmxl0mm，先采用氧化鋁砂紙打磨，然后采用金相砂紙打磨，將 鉑片依次放入鹽酸、乙醇、水溶液中超聲波清洗備用；(5) 在三電極電解池中，將步驟(4)所得的鉑片作為工作電極，鉑片作為對電極，飽 和甘汞電極作為參比電極安裝在恒電位儀上；溶液B作為支持電解液，恒電位0.6-6V聚合 60min，真空干燥，獲得目標(biāo)產(chǎn)物。圖l給出本實(shí)施例的循環(huán)伏安圖，圖2給出本實(shí)施例的電化學(xué)阻抗譜，圖3給出本實(shí)施 例的SEM照片。實(shí)施例2:與實(shí)施例l類似，不同在于步驟(5)聚合時(shí)間改為120min，即成本實(shí)施例。 圖4給出本實(shí)施例的循環(huán)伏安圖，圖5給出本實(shí)施例的電化學(xué)阻抗譜，圖6給出本實(shí)施 例的SEM照片。實(shí)施例3:與實(shí)施例l類似，不同在于步驟(2)以對甲苯磺酸鈉為支持電解質(zhì)，其摩爾 濃度為0.1-1 mol/L。圖7給本實(shí)施例的循環(huán)伏安圖，圖8給出本實(shí)施例的電化學(xué)阻抗譜，圖9給出本實(shí)施例的SEM照片。實(shí)施例4:與實(shí)施例1類似，不同在于步驟(4)采用鐵片；步驟(5)聚合時(shí)間改為30min， 即成本實(shí)施例。圖10給出本實(shí)施例的循環(huán)伏安圖，圖ll給出本實(shí)施例的電化學(xué)阻抗譜，圖12給出本實(shí) 施例的SEM照片。實(shí)施例5:與實(shí)施例3類似，步驟(5)聚合時(shí)間改為60min即成本實(shí)施例。 圖13給出本實(shí)施例的循環(huán)伏安圖，圖14給出本實(shí)施例的電化學(xué)阻抗譜，圖15給出本實(shí) 施例的SEM照片。實(shí)施例6:與實(shí)施例1類似，不同在于步驟(4)采用聚乙烯板，并噴金得到鍍金塑料板， 即成本實(shí)施例。圖16給出本實(shí)施例的循環(huán)伏安圖，圖17給出本實(shí)施例的電化學(xué)阻抗譜，圖18給出本實(shí) 施例的SEM照片。實(shí)施例7:與實(shí)施例6類似，不同在于步驟(4)采用聚酯板材，并噴金得到鍍金塑料板； 步驟(5)聚合時(shí)間改為卯min，即成本實(shí)施例。圖19給出本實(shí)施例的循環(huán)伏安圖，圖20給出本實(shí)施例的電化學(xué)阻抗譜，圖21給出本實(shí) 施例的SEM照片。實(shí)施例8:與實(shí)施例6類似，不同在于步驟(2)以對甲苯磺酸鈉為支持電解質(zhì)，其摩爾 濃度為0.1-1 mol/L;步驟(5)聚合時(shí)間改為30min即成本實(shí)施例。圖22給出本實(shí)施例的循環(huán)伏安圖，圖23給出本實(shí)施例的電化學(xué)阻抗譜，圖24給出本實(shí) 施例的SEM照片。實(shí)施例9:與實(shí)施例8類似，步驟(5)聚合時(shí)間改為120min，即成本實(shí)施例。 圖25給出本實(shí)施例的循環(huán)伏安圖，圖26給出本實(shí)施例的電化學(xué)阻抗譜，圖27給出本實(shí) 施例的SEM照片。
權(quán)利要求
1.一種金屬基底表面包覆具有微觸角形貌的聚吡咯的制備方法，其特征在于其步驟為1)吡咯使用前采用常壓蒸餾，取128～131℃的餾分，然后避光氮?dú)鈿夥障吕洳貍溆茫?)將高氯酸鋰或?qū)妆交撬徕c溶于水中，得到溶液A；3)在溶液A中，加入步驟1)所得的吡咯，并通氮?dú)?，得到溶液B，吡咯的摩爾濃度與高氯酸鋰或?qū)妆交撬徕c的摩爾濃度比為1∶(0.1～5)；4)將基片打磨后依次放入乙醇和水中超聲波清洗備用；5)在三電極電解池中，將步驟4)所得的基片作為工作電極，鉑片作為對電極，飽和甘汞電極作為參比電極，溶液B作為支持電解液，聚合，真空干燥，獲得目標(biāo)產(chǎn)物。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種金屬基底表面包覆具有微觸角形貌的聚吡咯的制備方法，其特征在于所述基片為鉑片、鐵片或鍍金塑料板。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種金屬基底表面包覆具有微觸角形貌的聚吡咯的制備方法，其 特征在于鍍金塑料板為鍍金聚氯乙烯板或鍍金聚酯板。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種金屬基底表面包覆具有微觸角形貌的聚吡咯的制備方法，其 特征在于所述基片的面積為10mmxl0mm。
5. 如權(quán)利要求l所述的一種金屬基底表面包覆具有微觸角形貌的聚吡咯的制備方法，其 特征在于所述基片打磨先采用氧化鋁砂紙打磨，再采用金相砂紙打磨。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種金屬基底表面包覆具有微觸角形貌的聚吡咯的制備方法，其 特征在于所述聚合的恒電位為0.6 6V。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種金屬基底表面包覆具有微觸角形貌的聚吡咯的制備方法，其 特征在于聚合的時(shí)間為10 120min。
全文摘要
一種金屬基底表面包覆具有微觸角形貌的聚吡咯的制備方法，涉及一種導(dǎo)電高分子材料聚吡咯。提供一種金屬基底表面包覆具有微觸角形貌的聚吡咯的制備方法。1)吡咯使用前采用常壓蒸餾，取128～131℃的餾分，避光氮?dú)鈿夥障吕洳兀?)將高氯酸鋰或?qū)妆交撬徕c溶于水中得溶液A；3)在溶液A中加入步驟1)所得的吡咯，通氮?dú)獾萌芤築；4)將基片打磨后依次放入乙醇和水中超聲波清洗；5)在三電極電解池中，將步驟4)所得的基片作為工作電極，鉑片作為對電極，飽和甘汞電極作為參比電極，溶液B作為支持電解液，聚合，真空干燥，獲得目標(biāo)產(chǎn)物。
文檔編號C25D9/02GK101245482SQ200810070719
公開日2008年8月20日 申請日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月7日
發(fā)明者丞 林, 熊兆賢 申請人:廈門大學(xué)