專利名稱：一種聚苯胺/碳納米管/納米銅復合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚苯胺/碳納米管復合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
導電聚合物作為超級電容器電極材料，其比電容主要來自于法拉第準電容，優(yōu)點是可以通過分子設(shè)計選擇相應的聚合物結(jié)構(gòu)，從而進一步提高聚合物的性能以得到符合要求的電極材料。目前研究較多的是聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔、聚噻吩等。聚苯胺因為其較低的成本和優(yōu)良的性能得到廣泛的關(guān)注。導電聚苯胺具有良好的導電性、摻雜/脫摻雜性及相對較大的比表面，是一種理想的超級電容器電極材料。對于聚苯胺電極材料，充放電進入正極的是陰離子，進入負極的是陽離子。研究結(jié)果表明，由導電聚苯胺電極材料構(gòu)成的超級電容器比電容高，循環(huán)壽命長，電容性能遠好于由碳電極材料組成的超級電容器。碳納米管(CNTs)作為超級電容器的電極材料有它的優(yōu)越性結(jié)晶度高、導電性好、比表面積大、微孔集中在一定范圍內(nèi)(且微孔大小可控)，是與聚苯胺復合制備復合聚苯胺電極材料的首選碳材料。但是由于碳納米管等碳材料本身電阻(相對金屬)比較大， 因此需要加入較大比例的碳納米管才能夠達到較高的比功率，這不僅提高了成本，而且降低了電極材料的比電容。加入金屬以減少無機物填充量是解決該問題的一個首選方法，但是由于聚合物與金屬結(jié)合性差，采用通常復合方法加入金屬得到的復合材料均一性差、性能不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有聚苯胺/碳納米管導電復合材料導電率低，電容低的問題，而提供一種聚苯胺/碳納米管/納米銅復合材料的制備方法。本發(fā)明的一種聚苯胺/碳納米管/納米銅復合材料的制備方法是按照以下步驟進行的一、碳納米管的酸化處理按體積比為3 I的比例將濃硫酸和濃硝酸混合均勻， 得混合溶液；將碳納米管與上述混合溶液按照質(zhì)量體積比為Ig SOmL的比例加入到具有回流冷卻裝置的三頸瓶中，攪拌混合均勻，然后加熱至50°C 80°C，在200 500r/min的攪拌速度下，回流I 3h，冷卻至室溫，過濾，然后將固相物洗滌至pH為7. 0，再放入真空干燥箱中，在40°C 60°C溫度下，干燥12 48h，得到酸化碳納米管；二、納米銅/碳納米管復合粉體的制備按步驟一得到的酸化碳納米管與O. 25 O. 5mol/L的硫酸銅溶液的質(zhì)量體積比為Ig 25 50mL，將步驟一得到的酸化碳納米管加入硫酸銅溶液中，混合均勻后，超聲處理30min后，得混合溶液；按步驟二得到的混合溶液與O. I O. 3mol/L的NaOH溶液的體積比為2 I的比例混合均勻，得混合液A ;在按混合液A與O. I O. 3mol/L的水合肼溶液的體積比為2 I的比例混合均勻，得混合液B ;將混合液B在60°C 80°C的溫度下，以200 500r/min的攪拌速度，邊攪拌邊反應2 4h，然后冷卻至室溫，抽濾洗滌，收集濾餅，將濾餅放入真空干燥箱中，在40°C 60°C的溫度下真空干燥24h，即得納米銅/碳納米管復合粉體；三、聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料的制備按苯胺與I 2mol/L的鹽酸溶液的質(zhì)量體積比為I. Og 15mL的比例混合均勻，再加入O. 05 O. 25g的步驟二制得的納米銅/碳納米管復合粉體，得混合液C ;將混合液C超聲處理15 30min后，再滴加 IOmL的lmol/L過硫酸銨溶液,然后在0°C溫度下，以100 400r/min的攪拌速度,邊攪拌邊反應I 5h，反應完成后，抽濾洗滌，收集濾餅，將濾餅放入真空干燥箱中，在40°C 60°C 的溫度下真空干燥6h，即得聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明首先采用液相還原法制備納米銅/碳納米管納米復合材料，再采用原位聚合法制備聚苯胺/碳納米管/納米銅核-殼型復合材料。I、本發(fā)明液相還原法中經(jīng)過酸化的碳納米管在反應中既是分散劑又是模板，在管壁和管口上有豐富的含氧基團，為金屬銅提供了大量的結(jié)合點。2、本發(fā)明液相還原法中無需采用任何表面活性劑，能夠控制納米銅粒子的大小在 5 15nm范圍內(nèi)，并且納米銅粒子均勻地分散在碳納米管的表面。3、本發(fā)明液相還原法在堿性條件下以水合肼為還原劑，在還原銅離子反應中產(chǎn)生大量氮氣，其能有效阻止納米銅的氧化，并且反應副產(chǎn)物為水，無其他雜質(zhì)生成，產(chǎn)物純凈。4、本發(fā)明原位聚合法中，納米銅粒子負載于碳納米管表面，再被聚苯胺包覆，形成核-殼型結(jié)構(gòu)，防止納米銅被氧化，不僅提高了復合電極材料的電導率，還提高了比電容值。5、本發(fā)明采用的原位聚合法制備出的聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料中，當納米銅/碳納米管的摻雜量為聚苯胺的15被％時，在酸性條件下比電容值高達 1900F/g,高于聚苯胺/碳納米管電極用復合材料。6、本發(fā)明制備出的復合電極材料中，碳納米管在復合電極材料中呈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成良好的導電通路。聚苯胺包覆納米銅/碳納米管所形成的核-殼結(jié)構(gòu)，使復合材料具有良好的成型加工性和較高的機械強度。


圖I納米銅/碳納米管復合粉體的XRD圖；圖2試驗5制得的聚苯胺/碳納米管/納米銅復合材料XRD圖；圖3試驗3制得的聚苯胺/碳納米管/納米銅復合材料循環(huán)伏安圖；圖4試驗3制得的納米銅/碳納米管復合粉體透射掃描電鏡圖。
具體實施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式的一種聚苯胺/碳納米管/納米銅復合材料的制備方法是按照以下步驟進行的一、碳納米管的酸化處理按體積比為3 I的比例將濃硫酸和濃硝酸混合均勻，得混合溶液；將碳納米管與上述混合溶液按照質(zhì)量體積比為Ig SOmL的比例加入到具有回流冷卻裝置的三頸瓶中，攪拌混合均勻，然后加熱至50°C 80°C，在200 500r/min的攪拌速度下，回流I 3h，冷卻至室溫，過濾，然后將固相物洗滌至pH為7. 0，再放入真空干燥箱中，在40°C 60°C溫度下，干燥12 48h，得到酸化碳納米管；二、納米銅/碳納米管復合粉體的制備按步驟一得到的酸化碳納米管與O. 25
O.5mol/L的硫酸銅溶液的質(zhì)量體積比為Ig 25 50mL，將步驟一得到的酸化碳納米管加入硫酸銅溶液中，混合均勻后，超聲處理30min后，得混合溶液；按步驟二得到的混合溶液與O. I O. 3mol/L的NaOH溶液的體積比為2 I的比例混合均勻，得混合液A ;在按混合液A與O. I O. 3mol/L的水合肼溶液的體積比為2 I的比例混合均勻，得混合液B ;將混合液B在60°C 80°C的溫度下，以200 500r/min的攪拌速度，邊攪拌邊反應2 4h， 然后冷卻至室溫，抽濾洗滌，收集濾餅，將濾餅放入真空干燥箱中，在40°C 60°C的溫度下真空干燥24h，即得納米銅/碳納米管復合粉體；三、聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料的制備按苯胺與I 2mol/L的鹽酸溶液的質(zhì)量體積比為I. Og 15mL的比例混合均勻，再加入O. 05 O. 25g的步驟二制得的納米銅/碳納米管復合粉體，得混合液C ;將混合液C超聲處理15 30min后，再滴加 IOmL的lmol/L過硫酸銨溶液,然后在0°C溫度下，以100 400r/min的攪拌速度,邊攪拌邊反應I 5h，反應完成后，抽濾洗滌，收集濾餅，將濾餅放入真空干燥箱中，在40°C 60°C 的溫度下真空干燥6h，即得聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料。本實施方式優(yōu)點本實施方式首先采用液相還原法制備納米銅/碳納米管納米復合材料，再采用原位聚合法制備聚苯胺/碳納米管/納米銅核-殼型復合材料。I、本實施方式液相還原法中經(jīng)過酸化的碳納米管在反應中既是分散劑又是模板， 在管壁和管口上有豐富的含氧基團，為金屬銅提供了大量的結(jié)合點。2、本實施方式液相還原法中無需采用任何表面活性劑，能夠控制納米銅粒子的大小在5 15nm范圍內(nèi)，并且納米銅粒子均勻地分散在碳納米管的表面。3、本實施方式液相還原法在堿性條件下以水合肼為還原劑，在還原銅離子反應中產(chǎn)生大量氮氣，其能有效阻止納米銅的氧化，并且反應副產(chǎn)物為水，無其他雜質(zhì)生成，產(chǎn)物純凈。4、本實施方式原位聚合法中，納米銅粒子負載于碳納米管表面，再被聚苯胺包覆， 形成核-殼型結(jié)構(gòu)，防止納米銅被氧化，不僅提高了復合電極材料的電導率，還提高了比電容值。5、本實施方式采用的原位聚合法制備出的聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料中，當納米銅/碳納米管的摻雜量為聚苯胺的15被％時，在酸性條件下比電容值高達 1900F/g,高于聚苯胺/碳納米管電極用復合材料。6、本實施方式制備出的復合電極材料中，碳納米管在復合電極材料中呈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成良好的導電通路。聚苯胺包覆納米銅/碳納米管所形成的核-殼結(jié)構(gòu)，使復合材料具有良好的成型加工性和較高的機械強度。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟二和步驟三所述的抽濾洗滌的真空度為2X104Pa。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一至二不同的是步驟三所述的滴加速度為I滴/15秒。其它與具體實施方式
一至二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟二和步驟三所述的超聲處理的超聲頻率為50KHz。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是步驟一、步驟二和步驟三所述的真空干燥的真空度為2X104Pa。其它與具體實施方式
一至四之一相同。通過以下試驗驗證本發(fā)明的效果試驗I本試驗的一種聚苯胺/碳納米管/納米銅復合材料的制備方法是按照以下步驟進行的一、碳納米管的酸化處理稱取I. Og碳納米管，加入SOmL混合酸中，得混合溶液； 將混合溶液在60°C溫度下，在200r/min的攪拌速度下，回流4h后，冷卻至室溫，采用濾膜過濾，然后將固相物洗滌至PH為7. 0，將上述洗滌后的固相物放入真空干燥箱內(nèi)，在50°C溫度下，真空度為2X IO4Pa的條件下，真空干燥24h，得到酸化碳納米管；其中，混合酸是由60mL 的質(zhì)量百分比含量為98%的濃硫酸和20mL的質(zhì)量百分比含量為69%的濃硝酸混合而成；二、納米銅/碳納米管復合粉體的制備向25mL濃度為O. lmol/L的硫酸銅溶液中加入O. 05g步驟一得到的酸化碳納米管，混合均勻后，在超聲頻率為50KHz的條件下，超聲處理30min后，得混合溶液；再向混合溶液中加入25mL濃度為2mol/L的NaOH溶液，得混合液A ;再向混合液A中加入25mL濃度為3mol/L的水合肼溶液，得混合液B ;將混合液B 在70°C溫度下，在500r/min的攪拌速度下，邊攪拌邊反應4h后，冷卻至室溫，在真空度為 2 X IO4Pa的條件下，抽濾洗滌，收集濾餅，將濾餅放入真空干燥箱中，在50°C的溫度下，真空度為2 X IO4Pa的條件下，真空干燥24h，即得納米銅/碳納米管復合粉體；三、聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料的制備將I. Og的苯胺溶于15mL濃度為I. 5mol/L的鹽酸溶液中，再加入O. 05g的步驟二得到的納米銅/碳納米管復合粉體， 得混合液C ;將混合液C，在超聲頻率為50KHz的條件下，超聲處理30min后，再以I滴/15 秒的速度，向超聲處理后的混合液C中滴加IOmL濃度為lmol/L過硫酸銨溶液，然后在0°C 溫度下，以200r/min的攪拌速度邊攪拌邊反應3h，反應完成后在真空度為2 X IO4Pa的條件下，抽濾洗滌，收集濾餅，將濾餅放入真空干燥箱中，在50°C的溫度下，真空度為2 X IO4Pa的條件下，真空干燥6h，即得聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料。本試驗制得的聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料的納米銅/碳納米管復合粉體摻雜量為聚苯胺的5wt%。試驗2本試驗的一種聚苯胺/碳納米管/納米銅復合材料的制備方法是按照以下步驟進行的一、碳納米管的酸化處理稱取I. Og碳納米管，加入SOmL混合酸中，得混合溶液； 將混合溶液在60°C溫度下，在200r/min的攪拌速度下，回流4h后，冷卻至室溫，采用濾膜過濾，然后將固相物洗滌至PH為7. 0，將上述洗滌后的固相物放入真空干燥箱內(nèi)，在50°C溫度下，真空度為2 X IO4Pa的條件下，真空干燥24h，得到酸化碳納米管；其中，混合酸是由60mL的質(zhì)量百分比含量為98%的濃硫酸和20mL的質(zhì)量百分比含量為69%的濃硝酸混合而成；二、納米銅/碳納米管復合粉體的制備向25mL濃度為O. lmol/L的硫酸銅溶液中加入O. 05g步驟一得到的酸化碳納米管，混合均勻后，在超聲頻率為50KHz的條件下， 超聲處理30min后，得混合溶液；再向混合溶液中加入25mL濃度為2mol/L的NaOH溶液， 得混合液A ;再向混合液A中加入25mL濃度為3mol/L的水合肼溶液，得混合液B ;將混合液B在70°C溫度下，以500r/min的攪拌速度邊攪拌邊反應4h后，冷卻至室溫，在真空度為 2 X IO4Pa的條件下，抽濾洗滌，收集濾餅，將濾餅放入真空干燥箱中，在50°C的溫度下，真空度為2 X IO4Pa的條件下，真空干燥24h，即得納米銅/碳納米管復合粉體；三、聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料的制備將I. Og的苯胺溶于15mL濃度為I. 5mol/L的鹽酸溶液中，再加入O. Ig的步驟二得到的納米銅/碳納米管復合粉體，得混合液C ;將混合液C，在超聲頻率為50KHz的條件下，超聲處理30min后，再以I滴/15秒的速度，向超聲處理后的混合液C中滴加IOmL濃度為lmol/L過硫酸銨溶液，然后在0°C溫度下，以200r/min的攪拌速度邊攪拌邊反應3h，反應完成后在真空度為2 X IO4Pa的條件下，抽濾洗滌，收集濾餅，將濾餅放入真空干燥箱中，在50°C的溫度下，真空度為2 X IO4Pa的條件下，真空干燥6h，即得聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料。本試驗制得的聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料的納米銅/碳納米管復合粉體摻雜量為聚苯胺的10wt%。試驗3本試驗的一種聚苯胺/碳納米管/納米銅復合材料的制備方法是按照以下步驟進行的一、碳納米管的酸化處理稱取I. Og碳納米管，加入SOmL混合酸中，得混合溶液； 將混合溶液在60°C溫度下，在200r/min的攪拌速度下，回流4h后，冷卻至室溫，采用濾膜過濾，然后將固相物洗滌至PH為7. 0，將上述洗滌后的固相物放入真空干燥箱內(nèi)，在50°C溫度下，真空度為2X IO4Pa的條件下，真空干燥24h，得到酸化碳納米管；其中，混合酸是由60mL 的質(zhì)量百分比含量為98%的濃硫酸和20mL的質(zhì)量百分比含量為69%的濃硝酸混合而成；二、納米銅/碳納米管復合粉體的制備向25mL濃度為O. lmol/L的硫酸銅溶液中加入O. 05g步驟一得到的酸化碳納米管，混合均勻后，在超聲頻率為50KHz的條件下， 超聲處理30min后，得混合溶液；再向混合溶液中加入25mL濃度為2mol/L的NaOH溶液， 得混合液A ;再向混合液A中加入25mL濃度為3mol/L的水合肼溶液，得混合液B ;將混合液B在70°C溫度下，以500r/min的攪拌速度邊攪拌邊反應4h后，冷卻至室溫，在真空度為 2 X IO4Pa的條件下，抽濾洗滌，收集濾餅，將濾餅放入真空干燥箱中，在50°C的溫度下，真空度為2 X IO4Pa的條件下，真空干燥24h，即得納米銅/碳納米管復合粉體；三、聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料的制備將I. Og的苯胺溶于15mL濃度為I. 5mol/L的鹽酸溶液中，再加入O. 15g的步驟二得到的納米銅/碳納米管復合粉體， 得混合液C ;將混合液C，在超聲頻率為50KHz的條件下，超聲處理30min后，再以I滴/15 秒的速度，向超聲處理后的混合液C中滴加IOmL濃度為lmol/L過硫酸銨溶液，然后在0°C 溫度下，以200r/min的攪拌速度邊攪拌邊反應3h，反應完成后在真空度為2 X IO4Pa的條件下，抽濾洗滌，收集濾餅，將濾餅放入真空干燥箱中，在50°C的溫度下，真空度為2 X IO4Pa的條件下，真空干燥6h，即得聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料。
本試驗制得的聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料的納米銅/碳納米管復合粉體摻雜量為聚苯胺的15wt%。本試驗制得的納米銅/碳納米管復合粉體通過透射掃描電鏡，觀察其粒徑，如圖4 所示。由圖4可知,本試驗的納米銅粒子的大小在5 15nm范圍內(nèi)，并且納米銅粒子均勻地分散在碳納米管的表面。本試驗制得的納米銅/碳納米管復合粉體XRD譜圖如圖I所示，由圖I可知，本發(fā)明的納米銅/碳納米管復合粉體在反應中既是分散劑又是模板，在管壁和管口上有豐富的含氧基團，為金屬銅提供了大量的結(jié)合點。本試驗制得的納米銅/碳納米管復合粉體的摻雜量為15%時復合電極材料進行快速循環(huán)伏安測試試驗采用3電極體系，以試驗制得的聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料為工作電極，鉬電極為對電極，Hg/HgO為參比電極。掃描區(qū)間為0-0. 8V，掃描速度為O. 001A，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，本試驗的聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料比電容值高達1900F/g,高于聚苯胺/碳納米管電極用復合材料。試驗4本試驗的一種聚苯胺/碳納米管/納米銅復合材料的制備方法是按照以下步驟進行的一、碳納米管的酸化處理稱取I. Og碳納米管，加入SOmL混合酸中，得混合溶液； 將混合溶液在60°C溫度下，在200r/min的攪拌速度下，回流4h后，冷卻至室溫，采用濾膜過濾，然后將固相物洗滌至PH為7. 0，將上述洗滌后的固相物放入真空干燥箱內(nèi)，在50°C溫度下，真空度為2 X IO4Pa的條件下，真空干燥24h，得到酸化碳納米管；其中，混合酸是由60mL 的質(zhì)量百分比含量為98%的濃硫酸和20mL的質(zhì)量百分比含量為69%的濃硝酸混合而成；二、納米銅/碳納米管復合粉體的制備向25mL濃度為O. lmol/L的硫酸銅溶液中加入O. 05g步驟一得到的酸化碳納米管，混合均勻后，在超聲頻率為50KHz的條件下， 超聲處理30min后，得混合溶液；再向混合溶液中加入25mL濃度為2mol/L的NaOH溶液， 得混合液A ;再向混合液A中加入25mL濃度為3mol/L的水合肼溶液，得混合液B ;將混合液B在70°C溫度下，以500r/min的攪拌速度邊攪拌邊反應4h后，冷卻至室溫，在真空度為 2 X IO4Pa的條件下，抽濾洗滌，收集濾餅，將濾餅放入真空干燥箱中，在50°C的溫度下，真空度為2 X IO4Pa的條件下，真空干燥24h，即得納米銅/碳納米管復合粉體；三、聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料的制備將I. Og的苯胺溶于15mL濃度為I. 5mol/L的鹽酸溶液中，再加入O. 2g的步驟二得到的納米銅/碳納米管復合粉體，得混合液C ;將混合液C，在超聲頻率為50KHz的條件下，超聲處理30min后，再以I滴/15秒的速度，向超聲處理后的混合液C中滴加IOmL濃度為lmol/L過硫酸銨溶液，然后在0°C溫度下，以200r/min的攪拌速度邊攪拌邊反應3h，反應完成后在真空度為2 X IO4Pa的條件下，抽濾洗滌，收集濾餅，將濾餅放入真空干燥箱中，在50°C的溫度下，真空度為2 X IO4Pa的條件下，真空干燥6h，即得聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料。本試驗制得的聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料的納米銅/碳納米管復合粉體摻雜量為聚苯胺的20wt%。試驗5
本試驗的一種聚苯胺/碳納米管/納米銅復合材料的制備方法是按照以下步驟進行的一、碳納米管的酸化處理稱取I. Og碳納米管，加入SOmL混合酸中，得混合溶液； 將混合溶液在60°C溫度下，在200r/min的攪拌速度下，回流4h后，冷卻至室溫，采用濾膜過濾，然后將固相物洗滌至PH為7. 0，將上述洗滌后的固相物放入真空干燥箱內(nèi)，在50°C溫度下，真空度為2 X IO4Pa的條件下，真空干燥24h，得到酸化碳納米管；其中，混合酸是由60mL 的質(zhì)量百分比含量為98%的濃硫酸和20mL的質(zhì)量百分比含量為69%的濃硝酸混合而成；二、納米銅/碳納米管復合粉體的制備向25mL濃度為O. lmol/L的硫酸銅溶液中加入O. 05g步驟一得到的酸化碳納米管，混合均勻后，在超聲頻率為50KHz的條件下， 超聲處理30min后，得混合溶液；再向混合溶液中加入25mL濃度為2mol/L的NaOH溶液， 得混合液A ;再向混合液A中加入25mL濃度為3mol/L的水合肼溶液，得混合液B ;將混合液B在70°C溫度下，以500r/min的攪拌速度邊攪拌邊反應4h后，冷卻至室溫，在真空度為 2 X IO4Pa的條件下，抽濾洗滌，收集濾餅，將濾餅放入真空干燥箱中，在50°C的溫度下，真空度為2 X IO4Pa的條件下，真空干燥24h，即得納米銅/碳納米管復合粉體；三、聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料的制備將I. Og的苯胺溶于15mL濃度為I. 5mol/L的鹽酸溶液中，再加入O. 25g的步驟二得到的納米銅/碳納米管復合粉體， 得混合液C ;將混合液C，在超聲頻率為50KHz的條件下，超聲處理30min后，再以I滴/15 秒的速度，向超聲處理后的混合液C中滴加IOmL濃度為lmol/L過硫酸銨溶液，然后在0°C 溫度下，以200r/min的攪拌速度邊攪拌邊反應3h，，反應完成后在真空度為2 X IO4Pa的條件下，抽濾洗滌，收集濾餅，將濾餅放入真空干燥箱中，在50°C的溫度下，真空度為2 X IO4Pa 的條件下，真空干燥6h，即得聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料。本試驗制得的聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料的納米銅/碳納米管復合粉體摻雜量為聚苯胺的25wt%。本試驗制得的聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料的XRD譜圖如圖2所示，由圖2可知，本試驗制得的聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料為三元電極導電材料，具有比聚苯胺/碳納米管二元材料的導電率高，比電容大的優(yōu)異電學性能。碳納米管與納米金屬粒子、導電聚合物復合，使復合材料具有良好的成型加工性和較高的機械強度的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種聚苯胺/碳納米管/納米銅復合材料的制備方法，其特征在于聚苯胺/碳納米管/納米銅復合材料的制備方法是按照以下步驟進行的一、碳納米管的酸化處理按體積比為3 I的比例將濃硫酸和濃硝酸混合均勻，得混合溶液；將碳納米管與上述混合溶液按照質(zhì)量體積比為Ig SOmL的比例加入到具有回流冷卻裝置的三頸瓶中，攪拌混合均勻，然后加熱至50°C 80°C，在200 500r/min的攪拌速度下，回流I 3h，冷卻至室溫，過濾，然后將固相物洗滌至pH為7. 0，再放入真空干燥箱中，在40°C 60°C溫度下，干燥12 48h，得到酸化碳納米管；二、納米銅/碳納米管復合粉體的制備按步驟一得到的酸化碳納米管與O.25 O. 5mol/L的硫酸銅溶液的質(zhì)量體積比為Ig 25 50mL，將步驟一得到的酸化碳納米管加入硫酸銅溶液中，混合均勻后，超聲處理30min后，得混合溶液；按步驟二得到的混合溶液與O. I O. 3mol/L的NaOH溶液的體積比為2 I的比例混合均勻，得混合液A ;在按混合液A與O. I O. 3mol/L的水合肼溶液的體積比為2 I的比例混合均勻，得混合液B ;將混合液B在60V 80°C的溫度下，以200 500r/min的攪拌速度，邊攪拌邊反應2 4h， 然后冷卻至室溫，抽濾洗滌，收集濾餅，將濾餅放入真空干燥箱中，在40°C 60°C的溫度下真空干燥24h，即得納米銅/碳納米管復合粉體；三、聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料的制備按苯胺與I 2mol/L的鹽酸溶液的質(zhì)量體積比為I. Og 15mL的比例混合均勻，再加入O. 05 O. 25g的步驟二制得的納米銅/碳納米管復合粉體，得混合液C ;將混合液C超聲處理15 30min后，再滴加IOmL 的lmol/L過硫酸銨溶液，然后在(TC溫度下，以100 400r/min的攪拌速度，邊攪拌邊反應 I 5h，反應完成后，抽濾洗滌，收集濾餅，將濾餅放入真空干燥箱中，在40°C 60°C的溫度下真空干燥6h，即得聚苯胺/碳納米管/納米銅復合電極材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚苯胺/碳納米管/納米銅復合材料的制備方法，其特征在于步驟二和步驟三所述的抽濾洗滌的真空度為2X 104Pa。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚苯胺/碳納米管/納米銅復合材料的制備方法，其特征在于步驟三所述的滴加速度為I滴/15秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚苯胺/碳納米管/納米銅復合材料的制備方法，其特征在于步驟二和步驟三所述的超聲處理的超聲頻率為50KHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚苯胺/碳納米管/納米銅復合材料的制備方法，其特征在于步驟一、步驟二和步驟三所述的真空干燥的真空度為2X 104Pa。
全文摘要
一種聚苯胺/碳納米管/納米銅復合材料的制備方法，它涉及一種聚苯胺/碳納米管復合材料的制備方法。本發(fā)明要解決現(xiàn)有聚苯胺/碳納米管導電復合材料導電率低，電容低的問題。本發(fā)明的方法如下一、將碳納米管放入混合酸中，回流處理后真空干燥；二、將酸化處理后的碳納米管加入硫酸銅溶液中，分別加入NaOH溶液和水合肼溶液，加熱后，真空干燥，得納米銅/碳納米管復合粉體；加入到苯胺與鹽酸的混合液中，再滴加過硫酸銨溶液，加熱后，真空干燥，即得。本發(fā)明的納米銅粒子的大小為5～15nm，本發(fā)明無需表面活性劑，本發(fā)明能防止納米銅被氧化，不僅提高了復合電極材料的電導率，還提高了比電容值，本發(fā)明應用于電容器電極材料領(lǐng)域。
文檔編號C08K3/04GK102604085SQ20121001909
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者賈曉瑩, 趙東宇, 金政, 閆飛 申請人:黑龍江大學