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一种聚吡咯纳米粒子的制备方法与流程

作者:NG体育 发布时间:2024-06-07 09:13:36 次浏览

背景技术:
聚吡咯(PPy)具有较高的电导率、良好的化学和环境稳定性,使得其在传感器、防腐材料以及储能材料等领域有着广泛的应用[T.V.Vernitskaya and O.N.Efimov,Russ.Chem.Rev,1997,66,443.]。特别是最近发现聚吡咯纳米粒子还具有较强的近红外光(700~1200nm)吸收能力和出色的光热稳定性等性质,使其在光学相干断层扫描的造影以及癌症治疗等领域也有着潜在的广泛应用前景[K.Yang,H.Xu,L.Cheng,et al.Adv.Mater.,2012,24,5586-5592.]。
聚吡咯的合成通常采用电化学法和化学氧化的方法。其中电化学法是通过在阳极氧化吡咯单体,进而使其在阳极表面聚合形成聚吡咯膜[J.Mostany and B.R.Scharifker,Electrochim.Acta,1997,42,291-301],该方法产率低,且只能得到不可分散的PPy膜材料。化学氧化法是通过在溶有吡咯单体和稳定剂的水溶液中加入氧化试剂(如(NH4)2S2O8,FeCl3,H2O2等),使吡咯氧化聚合形成PPy粒子[A.Kausaite-Minkstimiene,V.Mazeiko,A.Ramanaviciene,et al.Colloid.Surfaces A,2015,483,224-231.],这种方法的优点是可以获得不同尺寸、分散性较好的PPy纳米粒子,但是需要加入过量的氧化剂(吡咯单体和氧化剂的摩尔比为1:2.3),反应温度也一般要控制在5℃以下[J.Y.Hong,H.Yoon and J.Jang,Small,2010,6,679-686.],因此在合成成本和操作条件上有限制。
最近,Cui等直接用60Coγ射线辐照溶有吡咯单体的笑气(N2O)饱和的水溶液方法,首次实现了吡咯的辐射聚合[Z.P.Cui,C.Coletta,A.Dazzi,et al.Langmuir,2014,30,14086-14094.]。其原理是利用N2O分子清除水辐解产生的具有还原性的水合电子,但保留高氧化性的羟基自由基,维持体系的氧化性气氛,从而使吡咯氧化聚合。这说明利用高能射线与水的相互作用产生的氧化性活性粒子,可以直接将吡咯氧化聚合生成PPy,而无需加入其他化学氧化剂,但其使用的笑气具有高毒性。
技术实现要素:
有鉴于此,本发明要解决的技术问题在于提供一种聚吡咯纳米粒子的制备方法,该制备方法环境友好。
本发明提供了一种聚吡咯纳米粒子的制备方法,包括:
A)将吡咯单体、稳定剂与水混合溶解,得到混合液;
B)调节混合液pH值小于等于1,然后经γ射线辐照,得到聚吡咯纳米粒子。
优选的,所述稳定剂为聚乙烯醇。
优选的,所述混合液中稳定剂的浓度为4~40mg/ml。
优选的,所述混合液中吡咯单体的浓度为6~40mg/ml。
优选的,所述步骤A)具体为:
将稳定剂溶于水中,得到稳定剂溶液,然后加入吡咯单体,溶解后得到混合液。
优选的,所述步骤B)中采用浓硫酸调节混合液pH值。
优选的,所述γ射线为60Coγ射线。
优选的,所述辐照的剂量率为8~80Gy/min。
优选的,所述辐照的总吸收剂量大于50kGy。
优选的,所述步骤B)具体为:
调节混合液pH值小于等于1,然后经γ射线辐照,离心分离,收集下层沉淀物,冷冻干燥后,得到聚吡咯纳米粒子。
本发明提供了一种聚吡咯纳米粒子的制备方法,包括:A)将吡咯单体、稳定剂与水混合溶解,得到混合液;B)调节混合液pH值小于等于1,然后经γ射线辐照,得到聚吡咯纳米粒子。与现有技术相比,本发明提供了一种利用高能射线的辐射效应制备单分散聚吡咯纳米粒子的方法,通过辐照含有稳定剂的酸性吡咯水溶液得到聚吡咯纳米粒子,该制备方法无需使用化学氧化试剂,体系纯净,节约能耗,具有条件温和,易于操作,环境友好的特点,且得到的聚吡咯纳米粒子分散性较好,粒径均匀。
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