一種網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料的制備方法。將0.5ml的苯胺超聲分散于盛有50mL去離子水的燒杯中，超聲分散1小時(shí)，制得苯胺超聲分散液。稱取一定量的植酸加入到苯胺超聲分散液中，超聲分散1小時(shí)后，制得的苯胺-植酸混合液，然后置于冰水浴中，使苯胺-植酸混合液的溫度降至0-5°C;稱取過(guò)硫酸銨和5mL濃度為1摩爾/升的鹽酸溶液，加入到盛有50mL去離子水的燒杯中，混合均勻，制得混合溶液；將混合溶液逐滴加入到苯胺-植酸混合液中，聚合反應(yīng)6小時(shí)后，用去離子水進(jìn)行抽濾洗滌，直至濾液呈中性，將所得濾餅放置于50°C的真空干燥箱中，干燥24小時(shí)，最后研磨收集，即制得網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料。
【專利說(shuō)明】一種網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料的制備 方法。該方法利用植酸的自組裝性質(zhì)，以植酸作為聚合活性位點(diǎn)，制備具有良好電化學(xué)性能 的網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料。

【背景技術(shù)】
[0002] 導(dǎo)電活性聚合物由于合成簡(jiǎn)單、成本低廉以及高的贗電容，能夠有效改善儲(chǔ)能裝 置的電化學(xué)性能，得到了世界各國(guó)科研工作者的大力關(guān)注。作為導(dǎo)電活性聚合物的一種，聚 苯胺具有好的化學(xué)環(huán)境穩(wěn)定性，極快的氧化還原速率以及獨(dú)特的酸摻雜/脫摻雜機(jī)理，受 到了科研工作人員的大力關(guān)注。
[0003] 具有網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的聚苯胺，具有很大的比表面積、能夠?yàn)殡娊赓|(zhì)離子提供較短的 運(yùn)輸通道的孔道結(jié)構(gòu)，以及較好的機(jī)械性能，是一種理想的儲(chǔ)能材料。制備網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺 的方法一般分為硬模板法和軟模板法。硬模板法是一種能夠有效控制聚苯胺形貌的方法， 但是這種方法需要通過(guò)后處理來(lái)除去模板，且除去模板的步驟繁瑣，甚至有可能破壞聚苯 胺已經(jīng)形成的結(jié)構(gòu)。王等以細(xì)菌纖維素為模板制備細(xì)菌纖維素/聚苯胺復(fù)合材料（Wang H, Zhu E, Yang J, et al. Bacterial cellulose nanofiber-supported polyaniline nanocomposites with flake-shaped morphology as supercapacitor electrodes[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2012, 116(24): 13013-13019·)，制備的復(fù)合材 料用作超級(jí)電容器電極材料，通過(guò)電化學(xué)測(cè)試，測(cè)得電流密度為〇.2A/g時(shí)，材料比電容為 273 F/g。
[0004] 軟模板法是一種通過(guò)分子自組裝過(guò)程獲得一定空間結(jié)構(gòu)的分子、并以此分子為模 板進(jìn)行聚合的一種方法，該方法成本低廉、操作簡(jiǎn)單，引起了人們的興趣。雖然與硬模板相 t匕，使用軟模板形成的網(wǎng)狀聚苯胺的形貌不容易控制，但是我們可以通過(guò)改變反應(yīng)物的配 比以及聚合的條件來(lái)控制聚苯胺的形貌，從而制備網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料。
[0005] 本發(fā)明以植酸作軟模板，利用植酸的自組裝行為、并以植酸作為聚合活性位點(diǎn)進(jìn) 行聚苯胺的氧化聚合；同時(shí)，通過(guò)優(yōu)化苯胺和植酸的比例，制備具有形貌均一、良好電化學(xué) 性能的網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料。本思路未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料的制備方法。
[0007] 本發(fā)明的思路：利用植酸的結(jié)構(gòu)特性，植酸分子通過(guò)氫鍵自組裝成網(wǎng)絡(luò)狀的結(jié)構(gòu)， 然后苯胺單體以植酸分子中的羥基為聚合活性位點(diǎn)進(jìn)行氧化聚合，制備出具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的 聚苯胺導(dǎo)電活性材料。
[0008] 具體步驟為： (1)將0. 5ml的苯胺超聲分散于盛有50mL去離子水的燒杯中，超聲分散1小時(shí)，使其分 散均勻，制得苯胺超聲分散液。
[0009] (2)稱取植酸加入到步驟（1)制備的苯胺超聲分散液中，超聲分散1小時(shí)后，制得 的苯胺-植酸混合液，然后將制得的苯胺-植酸混合液移至燒瓶中，并將燒瓶放置于冰水浴 中，使苯胺-植酸混合液的溫度降至〇_5°C;所稱取的植酸與步驟（1)中苯胺用量的摩爾比 為 1:9、1:7、1:5、1:3、1:2、1:1 和 2:1 中的一種。
[0010] ⑶稱取過(guò)硫酸銨和5mL濃度為1摩爾/升的鹽酸溶液，加入到盛有50mL去離子 水的燒杯中，混合均勻，制得混合溶液；所稱取的過(guò)硫酸銨與步驟（1)中苯胺用量的摩爾比 為1。
[0011] (4)將步驟（3)制得的混合溶液逐滴加入到步驟（2)制得的苯胺-植酸混合液中， 聚合反應(yīng)6小時(shí)后，用去離子水進(jìn)行抽濾洗滌，直至濾液呈中性，將所得濾餅放置于50°C的 真空干燥箱中，干燥24小時(shí)，最后研磨收集，即制得網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料。
[0012] 本發(fā)明方法制備工藝簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保，且所制備的網(wǎng)狀聚苯胺材料形貌均一、具有 較高的比表面積和良好的電化學(xué)性能。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例3制備的網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料的SEM圖。
[0014] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例4制備的網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料的SEM圖。
[0015] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例3制備的網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料在不同電流密度時(shí)測(cè)試 的恒流充放電曲線。
[0016] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例3制備的網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料在掃描速率為5mV/s時(shí) 測(cè)試的循環(huán)伏安曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 實(shí)施例1 : (1)將0. 5ml的苯胺超聲分散于盛有50mL去離子水的燒杯中，超聲分散1小時(shí)，使其分 散均勻，制得苯胺超聲分散液。
[0018] (2)稱取植酸加入到步驟（1)制備的苯胺超聲分散液中，超聲分散1小時(shí)后，制得 的苯胺-植酸混合液，然后將制得的苯胺-植酸混合液移至燒瓶中，并將燒瓶放置于冰水浴 中，使苯胺-植酸混合液的溫度降至3°C;所稱取的植酸與步驟（1)中苯胺用量的摩爾比為 2:1。
[0019] (3)稱取過(guò)硫酸銨和5mL濃度為1摩爾/升的鹽酸溶液，加入到盛有50mL去離子 水的燒杯中，混合均勻，制得混合溶液；所稱取的過(guò)硫酸銨與步驟（1)中苯胺用量的摩爾比 為1。
[0020] (4)將步驟（3)制得的混合溶液逐滴加入到步驟（2)制得的苯胺-植酸混合液中， 聚合反應(yīng)6小時(shí)后，用去離子水進(jìn)行抽濾洗滌，直至濾液呈中性，將所得濾餅放置于50°C的 真空干燥箱中，干燥24小時(shí)，最后研磨收集，即制得網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料。
[0021] 實(shí)施例2: (1)將0. 5ml的苯胺超聲分散于盛有50mL去離子水的燒杯中，超聲分散1小時(shí)，使其分 散均勻，制得苯胺超聲分散液。
[0022] (2)稱取植酸加入到步驟（1)制備的苯胺超聲分散液中，超聲分散1小時(shí)后，制得 的苯胺-植酸混合液，然后將制得的苯胺-植酸混合液移至燒瓶中，并將燒瓶放置于冰水浴 中，使苯胺-植酸混合液的溫度降至3°C;所稱取的植酸與步驟（1)中苯胺用量的摩爾比為 1:1。
[0023] (3)稱取過(guò)硫酸銨和5mL濃度為1摩爾/升的鹽酸溶液，加入到盛有50mL去離子 水的燒杯中，混合均勻，制得混合溶液；所稱取的過(guò)硫酸銨與步驟（1)中苯胺用量的摩爾比 為1。
[0024] (4)將步驟（3)制得的混合溶液逐滴加入到步驟（2)制得的苯胺-植酸混合液中， 聚合反應(yīng)6小時(shí)后，用去離子水進(jìn)行抽濾洗滌，直至濾液呈中性，將所得濾餅放置于50°C的 真空干燥箱中，干燥24小時(shí)，最后研磨收集，即制得網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料。
[0025] 實(shí)施例3 : (1)將0. 5ml的苯胺超聲分散于盛有50mL去離子水的燒杯中，超聲分散1小時(shí)，使其分 散均勻，制得苯胺超聲分散液。
[0026] (2)稱取植酸加入到步驟（1)制備的苯胺超聲分散液中，超聲分散1小時(shí)后，制得 的苯胺-植酸混合液，然后將制得的苯胺-植酸混合液移至燒瓶中，并將燒瓶放置于冰水浴 中，使苯胺-植酸混合液的溫度降至3°C;所稱取的植酸與步驟（1)中苯胺用量的摩爾比為 1:2。
[0027] (3)稱取過(guò)硫酸銨和5mL濃度為1摩爾/升的鹽酸溶液，加入到盛有50mL去離子 水的燒杯中，混合均勻，制得混合溶液；所稱取的過(guò)硫酸銨與步驟（1)中苯胺用量的摩爾比 為1。
[0028] (4)將步驟（3)制得的混合溶液逐滴加入到步驟⑵制得的苯胺-植酸混合液中， 聚合反應(yīng)6小時(shí)后，用去離子水進(jìn)行抽濾洗滌，直至濾液呈中性，將所得濾餅放置于50°C的 真空干燥箱中，干燥24小時(shí)，最后研磨收集，即制得網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料。
[0029] 實(shí)施例4 : (1)將0. 5ml的苯胺超聲分散于盛有50mL去離子水的燒杯中，超聲分散1小時(shí)，使其分 散均勻，制得苯胺超聲分散液。
[0030] (2)稱取植酸加入到步驟（1)制備的苯胺超聲分散液中，超聲分散1小時(shí)后，制得 的苯胺-植酸混合液，然后將制得的苯胺-植酸混合液移至燒瓶中，并將燒瓶放置于冰水浴 中，使苯胺-植酸混合液的溫度降至3°C;所稱取的植酸與步驟（1)中苯胺用量的摩爾比為 1:3。
[0031] (3)稱取過(guò)硫酸銨和5mL濃度為1摩爾/升的鹽酸溶液，加入到盛有50mL去離子 水的燒杯中，混合均勻，制得混合溶液；所稱取的過(guò)硫酸銨與步驟（1)中苯胺用量的摩爾比 為1。
[0032] (4)將步驟（3)制得的混合溶液逐滴加入到步驟⑵制得的苯胺-植酸混合液中， 聚合反應(yīng)6小時(shí)后，用去離子水進(jìn)行抽濾洗滌，直至濾液呈中性，將所得濾餅放置于50°C的 真空干燥箱中，干燥24小時(shí)，最后研磨收集，即制得網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料。
[0033] 實(shí)施例5 : (1)將0. 5ml的苯胺超聲分散于盛有50mL去離子水的燒杯中，超聲分散1小時(shí)，使其分 散均勻，制得苯胺超聲分散液。
[0034] (2)稱取植酸加入到步驟（1)制備的苯胺超聲分散液中，超聲分散1小時(shí)后，制得 的苯胺-植酸混合液，然后將制得的苯胺-植酸混合液移至燒瓶中，并將燒瓶放置于冰水浴 中，使苯胺-植酸混合液的溫度降至3°C;所稱取的植酸與步驟（1)中苯胺用量的摩爾比為 1:5。
[0035] (3)稱取過(guò)硫酸銨和5mL濃度為1摩爾/升的鹽酸溶液，加入到盛有50mL去離子 水的燒杯中，混合均勻，制得混合溶液；所稱取的過(guò)硫酸銨與步驟（1)中苯胺用量的摩爾比 為1。
[0036] (4)將步驟（3)制得的混合溶液逐滴加入到步驟⑵制得的苯胺-植酸混合液中， 聚合反應(yīng)6小時(shí)后，用去離子水進(jìn)行抽濾洗滌，直至濾液呈中性，將所得濾餅放置于50°C的 真空干燥箱中，干燥24小時(shí)，最后研磨收集，即制得網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料。
[0037] 實(shí)施例6 : (1)將0. 5ml的苯胺超聲分散于盛有50mL去離子水的燒杯中，超聲分散1小時(shí)，使其分 散均勻，制得苯胺超聲分散液。
[0038] (2)稱取植酸加入到步驟（1)制備的苯胺超聲分散液中，超聲分散1小時(shí)后，制得 的苯胺-植酸混合液，然后將制得的苯胺-植酸混合液移至燒瓶中，并將燒瓶放置于冰水浴 中，使苯胺-植酸混合液的溫度降至3°C;所稱取的植酸與步驟（1)中苯胺用量的摩爾比為 1:7。
[0039] (3)稱取過(guò)硫酸銨和5mL濃度為1摩爾/升的鹽酸溶液，加入到盛有50mL去離子 水的燒杯中，混合均勻，制得混合溶液；所稱取的過(guò)硫酸銨與步驟（1)中苯胺用量的摩爾比 為1。
[0040] (4)將步驟（3)制得的混合溶液逐滴加入到步驟⑵制得的苯胺-植酸混合液中， 聚合反應(yīng)6小時(shí)后，用去離子水進(jìn)行抽濾洗滌，直至濾液呈中性，將所得濾餅放置于50°C的 真空干燥箱中，干燥24小時(shí)，最后研磨收集，即制得網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料。
[0041] 實(shí)施例7: (1)將0. 5ml的苯胺超聲分散于盛有50mL去離子水的燒杯中，超聲分散1小時(shí)，使其分 散均勻，制得苯胺超聲分散液。
[0042] (2)稱取植酸加入到步驟（1)制備的苯胺超聲分散液中，超聲分散1小時(shí)后，制得 的苯胺-植酸混合液，然后將制得的苯胺-植酸混合液移至燒瓶中，并將燒瓶放置于冰水浴 中，使苯胺-植酸混合液的溫度降至3°C;所稱取的植酸與步驟（1)中苯胺用量的摩爾比為 1:9。
[0043] (3)稱取過(guò)硫酸銨和5mL濃度為1摩爾/升的鹽酸溶液，加入到盛有50mL去離子 水的燒杯中，混合均勻，制得混合溶液；所稱取的過(guò)硫酸銨與步驟（1)中苯胺用量的摩爾比 為1。
[0044] (4)將步驟（3)制得的混合溶液逐滴加入到步驟⑵制得的苯胺-植酸混合液中， 聚合反應(yīng)6小時(shí)后，用去離子水進(jìn)行抽濾洗滌，直至濾液呈中性，將所得濾餅放置于50°C的 真空干燥箱中，干燥24小時(shí)，最后研磨收集，即制得網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料。
【權(quán)利要求】
1. 一種網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料的制備方法，其特征在于具體步驟為： (1) 將0. 5ml的苯胺超聲分散于盛有50mL去離子水的燒杯中，超聲分散1小時(shí)，使其分 散均勻，制得苯胺超聲分散液； (2) 稱取植酸加入到步驟（1)制備的苯胺超聲分散液中，超聲分散1小時(shí)后，制得的苯 胺-植酸混合液，然后將制得的苯胺-植酸混合液移至燒瓶中，并將燒瓶放置于冰水浴中， 使苯胺-植酸混合液的溫度降至〇_5°C ;所稱取的植酸與步驟（1)中苯胺用量的摩爾比為 1:9、1:7、1:5、1:3、1:2、1:1 和 2:1 中的一種； (3) 稱取過(guò)硫酸銨和5mL濃度為1摩爾/升的鹽酸溶液，加入到盛有50mL去離子水 的燒杯中，混合均勻，制得混合溶液；所稱取的過(guò)硫酸銨與步驟（1)中苯胺用量的摩爾比為 1 ; (4) 將步驟（3)制得的混合溶液逐滴加入到步驟（2)制得的苯胺-植酸混合液中，聚合 反應(yīng)6小時(shí)后，用去離子水進(jìn)行抽濾洗滌，直至濾液呈中性，將所得濾餅放置于50°C的真空 干燥箱中，干燥24小時(shí)，最后研磨收集，即制得網(wǎng)絡(luò)狀聚苯胺導(dǎo)電活性材料。
【文檔編號(hào)】C08G73/02GK104211959SQ201410481671
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月20日
【發(fā)明者】樊新, 楊哲偉 申請(qǐng)人:桂林理工大學(xué)