一种手性聚炔纳米纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种手性聚炔纳米纤维的制备方法，包括：将炔单体溶液滴入到放有催化剂的水热釜内衬中，直至炔单体溶液完全浸没催化剂；再向水热釜内衬中加入结构诱导剂，室温静置一段时间后在50～250℃下进行水热反应，经冷却、清洗，即得到所述手性聚炔纳米纤维。本发明专利技术采用新型的均相水热法制备手性聚炔纳米纤维简单经济，原料廉价易得，无需专业设备，具有极大的产业化生产价值。

Preparation of a chiral polyacetylene nanofiber

The invention relates to a method for preparing a chiral polyacetylene nanofibers including: alkyne monomer solution was added to put hot water kettle lined with a catalyst, until the alkyne monomer solution completely submerged catalyst; to add hot water kettle lining structure inducer, room temperature for a period of time in the 50 ~ 250 DEG C under hydrothermal reaction, cooling, cleaning, to obtain the chiral polyacetylene nano fiber. The new homogenous hydrothermal method for preparing chiral polyacetylene nanofibers is simple and economical, and the raw materials are cheap and easy to get, without professional equipment, which has great industrial production value.

【技术实现步骤摘要】
一种手性聚炔纳米纤维的制备方法
本专利技术涉及一种手性聚炔纳米纤维及其均相制备方法，所述材料呈现螺旋形貌，具有非晶结构，直径均匀，螺距均一，在光电传感、电磁屏蔽以及生物分子识别等领域有潜在应用前景，属于纳米材料

技术介绍
自DNA双螺旋以及蛋白的α螺旋结构发现以来，具有手性螺旋结构的纳米材料引起了人们广泛的研究兴趣。与传统的简单一维纳米线相比，手性螺旋结构具有更高级的空间结构，赋予基体材料本身不具备的各种复杂功能，如环境刺激响应、手性分子识别、形状记忆效应等。聚炔是一种典型的π共轭导电高聚物，由于其特有的光电磁特性以及极高的载流子迁移率，其功能化设计和合成一直是高分子领域的研究热点之一，具有手性结构的聚炔纤维在非线性光学、光电传感和、电磁屏蔽和超弹性智能涂层方面表现出极大的应用前景，使得高质量手性聚炔纤维的制备在纳米光电子学领域、纳米催化领域、纳米生物领域及纳米能源领域等都将占有极重要的地位。然而，目前制备聚炔纤维的唯一途径是基于化学或物理气相沉积策略，制备成本高，设备复杂，反应温度高，易燃性气体碳源的使用也存在一定的安全隐患。另一方面，难以实现一些蒸汽压比较低单体炔的聚合，这种方法不具备普适性。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种简单经济、安全通用可批量生产的手性聚炔纤维的制备方法。一方面，本专利技术提供了一种手性聚炔纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括：将炔单体溶液滴入到放有催化剂的水热釜内衬中，直至炔单体溶液完全浸没催化剂；再向水热釜内衬中加入结构诱导剂，室温静置一段时间后在50～250℃下进行水热反应，经冷却、清洗，即得到所述手性聚炔纳米纤维。较佳地，所述炔单体为乙炔、丁二炔、苯乙炔中的至少一种。较佳地，所述炔单体溶液的溶剂为乙醇或丙酮。较佳地，所述炔单体溶液的浓度为0.2～20wt％。较佳地，所述炔单体溶液的滴入速度为2～5ml/分钟。较佳地，所述催化剂为VIIIB族金属、IB族金属及其合金中的至少一种，优选为镍、铁、钴、铜中的至少一种。又，较佳地，所述催化剂与炔单体的摩尔比为1:10～1:1000，优选为1:50～1:300。较佳地，所述结构诱导剂为氨水、水合肼、醋酸中的至少一种，优选为氨水或水合肼。又，较佳地，所述结构诱导剂与炔单体的摩尔比为1:500～1:2000，优选为1:800～1:1500。较佳地，所述水热反应为在50～250℃下保温5～72小时，优选为在10～200℃下保温12～50小时。另一方面，本专利技术还提供了一种手性聚炔纳米纤维，所述手性聚炔纳米纤维为反式结构并呈现螺旋形貌，具有非晶结构，直径均匀，螺距均一。较佳地，所述的手性聚炔纳米纤维直径为50～100nm，螺距为100～300nm。本专利技术采用新型的均相水热法制备手性聚炔纳米纤维简单经济，原料廉价易得，无需专业设备，具有极大的产业化生产价值。本专利技术制备的手性聚炔纳米纤维具有反式结构并呈现螺旋形貌，具有非晶结构，直径均匀，螺距均一，在光电传感、电磁屏蔽以及生物分子识别等领域有潜在应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例1所制得的手性聚乙炔纳米纤维薄膜的数码照片；图2为本专利技术实施例1所制得的手性聚乙炔纳米纤维的扫描电子显微镜(SEM)图；图3为本专利技术实施例1所制得的手性聚乙炔纳米纤维的透射电子显微镜(TEM)图；图4为本专利技术实施例1所制得的手性聚乙炔纳米纤维的高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图；图5为本专利技术实施例1所制得的手性聚乙炔纳米纤维的选区电子衍射(SAED)图；图6为本专利技术实施例1所制得的手性聚乙炔纳米纤维的傅里叶红外光谱(FTIR)图；图7为本专利技术实施例2所制得的手性聚苯乙炔纳米纤维薄膜的数码照片；图8为本专利技术实施例2所制得的手性聚苯乙炔纳米纤维的SEM图；图9为本专利技术实施例2所制得的手性聚苯乙炔纳米纤维的接触角测试结果。具体实施方式以下实施方式进一步说明本专利技术，应理解，下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。本专利技术以炔单体(例如，乙炔、丁二炔、苯乙炔等)为原料，采用均相水热法制备手性聚炔纳米纤维。本专利技术所述手性聚炔纳米纤维呈现螺旋形貌，具有非晶结构，直径均匀，螺距均一，在光电传感、电磁屏蔽以及生物分子识别等领域有潜在应用前景。本专利技术所述方法，简单经济，原料廉价易得，可实现批量生产，具有极大的产业化生产价值。以下示例性地说明本专利技术提供的手性聚炔纳米纤维的制备方法。炔单体溶液的制备。在室温下将炔单体溶于溶剂中至一定浓度，充分搅拌形成均匀炔单体溶液。其中所述炔单体可为乙炔、丁二炔、苯乙炔中的至少一种。所述炔单体溶液的溶剂可为乙醇或丙酮。所述炔单体溶液的浓度可为0.2～20wt％，优选为3～10wt％，浓度过大，纤维生长过快导致尺寸不均匀性，太低则生长过慢，生长的各向异性不明显，难以得到手性结构，合适的浓度有利于制备尺寸均匀的手性聚炔纳米纤维。将炔单体溶液以2～5ml/分钟的速度滴入到放有催化剂的水热釜内衬中，直至炔单体溶液完全浸没催化剂，缓慢滴加可降低反应体系炔浓度的局部不均匀性，确保合成的聚炔纤维的尺寸均匀性。其中催化剂添加之前需要用炔单体溶液的溶剂洗净，避免杂质的掺入影响反应。其中所述催化剂可选为VIIIB族金属、IB族金属或其合金中的至少一种。优选为镍、铁、钴、铜中的至少一种。所述催化剂与炔单体的摩尔比例如可为1:10～1:1000，优选为1:50～1:300。催化剂的含量不是聚炔生成的本质因素，催化剂含量越高，单位时间内获得的聚炔纤维量也越高，可根据实际产量需求选择合适的催化剂与炔单体比。但催化剂过多，则生长速率过快，易导致产物尺寸不均匀性。而催化剂含量过少，容易被产物包裹失活。选择合适的催化剂可调控聚炔生长速率的各向异性，有利于改变所得聚炔纤维的尺寸与形貌，如手性螺旋的直径与导程等参数。向水热釜内衬中再加入结构诱导剂，先室温静置1～3h，使其充分陈化，使得结构诱导剂和单体间氢键键合饱和，有利于聚炔生长速率各向异性的突显，增加炔单体转变为手性螺旋产物的转化率。再在50～250℃下进行水热反应，经冷却、清洗，即得到所述手性聚炔纳米纤维。所述结构诱导剂可为氨水、水合肼、醋酸中的至少一种，优选选用氨水或水合肼。其中所用氨水的摩尔浓度可选为0.2～1mol/L。所述结构诱导剂与炔单体的摩尔比可为1:500～1:2000，优选为1:800～1:1500。结构诱导剂的含量不是聚炔生成的本质因素，结构诱导剂含量越高，炔单体转变为手性螺旋产物的转化率。但结构诱导剂均为低沸点易挥发物质，浓度过高容易导致反应釜內压过大，增加安全隐患，所以在上述浓度范围内可保证安全条件下的高炔单体转化率。作为一个示例，在体系加入结构诱导剂(与炔单体摩尔比为1:1500)后，室温静置1h时间，置于150℃马弗炉中保温36h。反应结束自然将至室温后，乙醇清洗产物，得到的手性聚炔纳米纤维薄膜密封保存于乙醇溶液中。下面进一步例举实施例以详细说明本专利技术。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域的技术人员根据本专利技术的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本专利技术的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手性聚炔纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括：将炔单体溶液滴入到放有催化剂的水热釜内衬中，直至炔单体溶液完全浸没催化剂； 再向水热釜内衬中加入结构诱导剂，室温静置一段时间后在50～250℃下进行水热反应，经冷却、清洗，即得到所述手性聚炔纳米纤维。

【技术特征摘要】
1.一种手性聚炔纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括：将炔单体溶液滴入到放有催化剂的水热釜内衬中，直至炔单体溶液完全浸没催化剂；再向水热釜内衬中加入结构诱导剂，室温静置一段时间后在50～250℃下进行水热反应，经冷却、清洗，即得到所述手性聚炔纳米纤维。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述炔单体为乙炔、丁二炔、苯乙炔中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述炔单体溶液的溶剂为乙醇或丙酮。4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述炔单体溶液的浓度为0.2～20wt%。5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述炔单体溶液的滴入速度为2～5ml/分钟。6.根据权利要求1-5中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辰，徐颖峰，施剑林，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31