模板剂和氧化剂对聚吡咯纳米颗粒的形貌与电导率的影响-论文.pdf

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1、第28卷第12期高分子材料科学与工程VoI．28．No．122012年12月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGDec．20l2模板剂和氧化剂对聚吡咯纳米颗粒的形貌与电导率的影响郑若时，孙晓丹(清华大学材料科学与工程系再生医学与仿生材料研究所，北京100084)摘要：研究了以三嵌段共聚物P123为模板剂，氯化铁或过硫酸铵作为氧化剂时，纳米结构聚吡咯的制备和形貌调控的方法，发现加1人P123作为模板剂可得到球状的纳米聚吡咯，而无P123存在时产物是形状不规则的纳米颗粒。P123的浓度和氧化剂的种类均会显著地影响聚吡咯的粒径和电导率。在相同的氧化剂条件下，随着

2、P123浓度的升高，聚吡咯的平均粒径变小。P123的加入使得聚吡咯的电导率显著提高。无论是否存在模板剂调控，氯化铁作为氧化剂得到的产物的电导率比过硫酸铵作为氧化剂得到产物的电导率大。关键词：聚吡略；纳米颗粒；模板剂；氧化剂；形貌调控；电导率中图分类号：TB383文献标识码：A文章编号：1000—7555(2012)12—0072—04聚吡咯(PPy)作为导电高聚物，具有高聚物的柔烷基三甲基溴化铵(CTAB)：分析纯，北京益利精细化性、轻质和与金属或半导体相当的导电性。纳米聚吡学品有限公司；过硫酸铵(APS)：分析纯，北京现代东咯具有巨大的比表面积，特定微观形貌的聚吡咯可以方精细化学品有限公司；

3、六水合三氯化铁：分析纯，广组装成特殊性能和功能的表面。聚吡咯纳米材料在传东汕头市西陇化工厂；无水乙醇：分析纯，北京化工厂；感器，微驱动器和组织工程等方面都有应用价值。P123：分析纯，Aldrich；去离子水：自制。合成具有纳米结构的聚吡咯的方法，包括硬模板SX1934(SZ一82)型数字式四探针测试仪：苏州电法和软模板法。其中，软模板法可通过调整模板剂方讯仪器厂；日本HITACHIS一5500场发射扫描电子显便地调控产物的形貌。如wuuj等在水溶液中，以十微镜：工作电压5．0kV。六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为软模板，合成PPy1．2实验方法纳米线。Yang_，J等采用了甲基橙和三氯化铁

4、反应得配置不同浓度的P123水溶液，并在搅拌中依次到的絮化沉淀作模板剂，以CTAB修饰模板形貌，制加入吡咯单体(浓度为0．08mol／L)，氧化剂(过硫酸备PPy纳米管。而以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)-3J作铵或三氯化铁)溶液，保持氧化剂／a-体的物质的量比为模板剂合成PPy的过程中，模板剂的浓度以及模板分别为：过硫酸铵／口比咯为2：1，三氯化铁／毗咯为4：1，剂与吡咯单体的比例都对聚吡咯的形貌有很大影响，这样，两种氧化剂对于吡咯均过量，且过量程度均为正吡咯单体与氧化剂的浓度比例也影响聚吡咯的形常比例(即，恰好能使吡咯单体完全氧化聚合成中性产貌L。物的比例，过硫酸铵／吡咯为1：1，三氯化铁／

5、毗咯为2：本研究利用嵌段共聚物P123为模板剂，以化学1)的两倍。于15℃反应24h后，过滤出固态产物，以氧化法在水溶液中合成聚吡咯纳米球，讨论了P123去离子水和乙醇洗涤，60℃干燥10h，得到黑色粉末样模板剂浓度和氧化剂种类对产物形貌，粒径和电导率品，在研钵中研磨后备用。的影响。1．3检测方法1实验部分1．3．1电导率检测：用压片机将产物粉末压成圆柱状1。1实验药品与仪器薄片(直径1Omill，厚度2mil1)，每组相同制备条件的吡咯：化学纯，国药集团化学试剂有限公司；十六样品取五个，使用四探针检测仪检测电导率。收稿日期：2012—09—17基金项I-I：酗家自然科学基金国际(地区)合作交

6、流项目(30911120495)；北京市自然科学基金面上项目(2112017)通ilt,IV~系人：孙晓丹，主要从事生物材料和组织工程方向的研究，E-mail：sunxiaodan@tsinghua．edu．cn74高分子材料科学与工程由SEM软件测量样品的粒径分布如Fig．3所聚环氧丙烷(PPO)的嵌段共聚物家族中的一种三嵌段示。可以看出，有P123做模板剂时，产物聚吡咯纳米两亲性共聚物，表示化学比例写出的化学式为球的粒径呈现近似正态分布，以氯化铁为氧化剂的样(EO)20(PO)70(EO)20。在水溶液中，亲水的链段和疏品比以过硫酸铵为氧化剂的样品粒径分布要窄，即粒水的链段会分别聚集，整个

7、大分子会组装成胶束结径更均匀。构[5l，为聚合反应提供了有限的反应空间，使得产物在该胶束模板剂的调控下，具有了特殊的球状形貌。一l6Og口在本实验设定的浓度范围内，随P123浓度的增加，胶120束内反应空间变小l-6J，PPy颗粒尺寸相应变小，体现出0PPy粒径随P123浓度增大而减小的现象。点8o鲁2．2氧化剂种类对产物形貌的影响40由Fig．4同样可以看出．在相同模板剂浓度下，两荟0种氧化剂的