专利名称：自身模板法合成聚吡咯空心球的生产方法
技术领域：
本发明属于导电聚合物材料技术领域。
背景技术：
聚吡咯作为一种被广泛研究的导电聚合物，由于其独特的掺杂机理、较高的环境稳定性、良好的氧化还原性以及原料易得等特征，在电池材料、金属防腐，电磁屏蔽、分子器件、传感器等方面存在着潜在的应用前景，聚吡咯空心球可用作污染物的运载工具，药物的可控释放，催化剂的载体等。众所周知，材料的形貌对其性能具有决定性的影响，表面活性剂体系中制备聚吡咯以及采用“硬”模板法制备聚吡咯是常见的合成聚吡咯空心球特定形貌的方法。
发明内容
本发明目的在于提出一种方便生产的自身模板法合成聚吡咯空心球的生产方法。本发明技术方案是先将氯化汞溶解在去离子水中，然后加入吡咯液体，以磁力搅拌器搅拌均勻，得到直径为140 270纳米的吡咯汞盐实心球形络合物；然后将吡咯汞盐实心球形络合物加入过硫酸铵溶液，搅拌反应，得到直径为250 450纳米的聚吡咯空心球。所述吡咯汞盐实心球形络合物中吡咯与过硫酸铵溶液中过硫酸铵的摩尔比为
1 Io本发明采用吡咯汞盐络合物作为自身模板可以有效地制备和控制聚吡咯空心球， 为聚吡咯空心球的合成方法拓宽了途径。本发明操作简便，产物易得，原料中HgCl2经过反应后以Hg2Cl2的形式掺杂聚吡咯中，对环境不造成二次污染；此外Hg2Cl2对广谱菌有一定的抗菌性；同时也正是由于Hg2Cl2 的掺杂，使得聚吡咯具有疏水性。值得提出的是，这种合成方法一方面省略了表面活性剂的使用，另外一方面，合成聚吡咯空心球过程中既不需要对自身模板进行修饰，也不需要在反应结束后去除模板。本发明反应溶液中没有任何的表面活性剂或SiA等“硬”模板，无需任何外界软或硬模板作用；水溶液中吡咯和氯化汞直接形成球形大小均一白色络合物乳液，无需超声分散，直接在搅拌条件下加入引发剂过硫酸铵溶液继续反应，得到掺杂Hg2Cl2聚吡咯空心球， 制成的聚吡咯空心球形貌均一分散度好，聚吡咯空心球尺寸可控。本发明所述氯化汞与吡咯液体的投料质量比为1 4 1 2，可通过控制吡咯与氯化汞两者物质的量比例调控络合物的大小。如，所述氯化汞与吡咯液体的投料质量比为1 2时，得到吡咯汞盐实心球形络合物；然后将吡咯汞盐实心球形络合物加入过硫酸铵溶液，搅拌反应，可得到的聚吡咯空心球的外直径为400 nm,内直径约200 nm，壳厚100 nm。如，所述氯化汞与吡咯液体的投料质量比为1 1时，得到吡咯汞盐实心球形络合物；将吡咯汞盐实心球形络合物加入过硫酸铵溶液，搅拌反应，可得到的聚吡咯空心球的外直径约250 nm,内直径约160 nm，壳的厚度45 nm。如，所述氯化汞与吡咯液体的投料质量比为2 1时，得到吡咯汞盐实心球形络合物；将吡咯汞盐实心球形络合物加入过硫酸铵溶液，搅拌反应，聚吡咯空心球的外直径 450 nm，内直径约300 nm，壳厚度约75 nm。再如，所述氯化汞与吡咯液体的投料质量比为4 1时，将吡咯汞盐实心球形络合物加入过硫酸铵溶液，搅拌反应，聚吡咯空心球的外直径380nm，内直径约300 nm,壳厚度约 40 nm。
图1中，A为吡咯汞盐络合物的扫描电镜；B为透射电镜图。图2中，A为氯化汞与吡咯液体的投料质量比为1 2所获得的聚吡咯空心球的扫描电镜图；B为氯化汞与吡咯液体的投料质量比为1 2所获得的聚吡咯空心球的透射电镜图。图3中，A为氯化汞与吡咯液体的投料质量比为1 1所获得的聚吡咯空心球的扫描电镜图；B为氯化汞与吡咯液体的投料质量比为1 1所获得的聚吡咯空心球的透射电镜图。图4中，A为氯化汞与吡咯液体的投料质量比为2 1所获得的聚吡咯空心球的扫描电镜图；B为氯化汞与吡咯液体的投料质量比为2 1所获得的聚吡咯空心球的透射电镜图。图5中，A为氯化汞与吡咯液体的投料质量比为4 1所获得的聚吡咯空心球的扫描电镜图；B为氯化汞与吡咯液体的投料质量比为4 1所获得的聚吡咯空心球的透射电镜图。
具体实施例方式一、实施例 1
1、制备吡咯汞盐络合物
称取0.080 g HgCl2溶于50 ml去离子水中，搅拌条件下，加入0.020 g(26. 4μ 1)吡咯液体，溶液即变成白色的乳状液。继续搅拌，反应1小时后取出很少一部分白色乳状液， 离心(3000 r/min)分离，去离子水洗涤三次，乙醇洗两次，然后将产物置于60° C真空干燥箱中M小时。得到的白色产物做扫描电镜和透射电镜，见图1所示。2、制备聚吡咯空心球
采用上述方法制备的实心球吡咯汞盐络合物溶液中直接加入与吡咯摩尔比为1:1的 APS溶液，溶液由白色快速转变为灰色继而黑色。继续搅拌反应8小时。产物离心分离，水洗三次，乙醇洗两次。得到的黑色固体放置60 ！真空干燥12小时。3、分析
将制备好的吡咯汞盐络合物实心球已经利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对产物形貌进行观察。利用X-射线光电子能谱和核磁共振H谱对络合物分子结构分析。通过傅立叶红外光谱仪和核磁共振H谱测定聚吡咯空心球分子结构，以及X-射线衍射仪测定吡咯汞盐络合物和聚吡咯空心球结晶性。通过视频接触角测量仪测定其水与聚吡咯空心球表面的接触角均大于130°，导电性良好。4、得到的聚吡咯空心球的外直径为380 nm,内直径约300 nm,壳厚40 nm。如图5所示。二、实施例 2:
其它方法同实施例1，只是在制备吡咯汞盐络合物时，投入0. 080g HgCl2,0. 160g吡咯液体。得到的聚吡咯空心球的外直径为400 nm,内直径约200 nm,壳厚100 nm,如图2所
7J\ ο三、实施例3:
其它方法同实施例1，只是在制备吡咯汞盐络合物时，投入0. 080g HgCl2,0. OSOg吡咯液体。得到的聚吡咯空心球的外直径约250 nm,内直径约160 nm,壳的厚度45 nm,如图 3所示。四、实施例4:
其它方法同实施例1，只是在制备吡咯汞盐络合物时，投入0. 080g HgCl2,0. 040g吡咯液体。得到的聚吡咯空心球的外直径450匪，内直径约300 nm，壳厚度约75 nm，如图4所示。
权利要求
1.自身模板法合成聚吡咯空心球的生产方法，其特征在于先将氯化汞溶解在去离子水中，然后加入吡咯液体，以磁力搅拌器搅拌均勻，得到直径为140 270纳米的吡咯汞盐实心球形络合物；然后将吡咯汞盐实心球形络合物加入过硫酸铵溶液，搅拌反应，得到直径为 250 450纳米的聚吡咯空心球。
2.根据权利要求1所述自身模板法合成聚吡咯空心球的生产方法，其特征在于所述氯化汞与吡咯液体的投料质量比为1 4 1 2。
全文摘要
自身模板法合成聚吡咯空心球的生产方法，属于导电聚合物材料技术领域。先将氯化汞溶解在去离子水中，再加入吡咯液体，以磁力搅拌器搅拌均匀，得到直径为140～270纳米的吡咯汞盐实心球形络合物；然后将吡咯汞盐实心球形络合物加入过硫酸铵溶液，搅拌反应，得到直径为250～450纳米的聚吡咯空心球。本发明操作简便，产物易得，一方面省略了表面活性剂的使用，另外一方面，合成聚吡咯空心球过程中既不需要对自身模板进行修饰，也不需要在反应结束后去除模板。
文档编号C08K3/16GK102391510SQ201110195579
公开日2012年3月28日 申请日期2011年7月13日 优先权日2011年7月13日
发明者宋根萍, 葛晓艳, 许华娟, 郭荣 申请人:扬州大学