[發(fā)明專利]一種聚苯胺插層鈦酸鹽納米復(fù)合材料及其制備方法無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 200910083146.6 | 申請日： | 2009-05-05 |
| 公開（公告）號： | CN101565544A | 公開（公告）日： | 2009-10-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 楊文勝;郭濤 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京化工大學 |
| 主分類號： | C08L79/02 | 分類號： | C08L79/02;C08K9/02;C08K3/24 |
| 代理公司： | 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 | 代理人： | 劉月娥 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 苯胺 插層鈦酸鹽 納米 復(fù)合材料 及其 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于有機/無機納米復(fù)合材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聚苯胺插層鈦酸鹽納米復(fù)合材料及其制備方法。
技術(shù)背景
層狀鈦酸鹽是由鈦與氧以八面體通過共邊、共點形成具有褶皺狀二維層狀結(jié)構(gòu)且層間填充陽離子和水分子的陽離子型層狀化合物。層狀鈦酸鹽屬于二氧化鈦的衍生物，化學性能穩(wěn)定、環(huán)境友好、廉價易得，具有n型半導(dǎo)體的性質(zhì)，是一種光電轉(zhuǎn)換材料，在光催化、太陽能電池及光電傳感器等領(lǐng)域具有應(yīng)用價值。但層狀鈦酸鹽為寬帶隙半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度大于3.0eV，對應(yīng)的光電響應(yīng)波長位于紫外光區(qū)，而紫外光區(qū)的能量在太陽光能中僅占不到5％。
為了充分利用太陽能，人們采用多種方法對寬帶隙半導(dǎo)體材料進行修飾改性，如貴金屬摻雜，非金屬陰離子或過渡金屬陽離子摻雜，染料敏化及窄帶隙半導(dǎo)體敏化等，以使光電響應(yīng)范圍從紫外光區(qū)擴展到可見光區(qū)。
在文獻(1)Chem.Mater.，2002，14，2486-2491中，Jin-Ho?Choy等人將層狀鈦酸鹽剝層得到帶負電荷的氧化鈦納米片溶膠，通過調(diào)節(jié)pH值使二氧化鈦納米顆粒溶膠帶正電荷，然后將上述帶相反電荷的兩種溶膠通過靜電重組得到二氧化鈦柱撐層狀鈦酸鹽納米復(fù)合材料。與質(zhì)子化層狀鈦酸鹽及二氧化鈦納米顆粒溶膠相比，復(fù)合材料的光譜吸收范圍紅移，且復(fù)合材料光催化分解水制氫的效率也明顯提高。但該復(fù)合材料光譜吸收范圍紅移程度有限，對可見光的利用率不高。
在文獻(2)Adv.Funct.Mater.2007，17.401-412中，Gang?Yang等人先將苯胺單體引入層狀鈮酸鹽層間，然后分別通過化學聚合和微波聚合方法使層間苯胺單體聚合，獲得了聚苯胺插層鈮酸鹽復(fù)合材料，并對該復(fù)合材料的電化學性能進行了研究。但該復(fù)合材料的比容量及電化學循環(huán)性能較差，尚需進一步改善。
利用層狀鈦酸鹽的特殊結(jié)構(gòu)及其層間客體的可交換性，若將聚苯胺引入鈦酸鹽層間可形成聚苯胺插層鈦酸鹽納米復(fù)合材料，預(yù)期該復(fù)合材料具有較好的光電響應(yīng)特性。但由于層狀鈦酸鹽層板間作用力較強，客體的插層較困難，因此聚苯胺插層鈦酸鹽的研究工作尚未見文獻報道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種聚苯胺插層鈦酸鹽納米復(fù)合材料及其制備方法，克服了層狀鈦酸鹽層板間作用力大，直接將大分子聚合物插入層間困難等不利因素，成功地制備出聚苯胺插層鈦酸鹽納米復(fù)合材料。
本發(fā)明的納米復(fù)合材料的化學組成為PANI/HxTi2-x/4□x/4O4·H2O。其中，HxTi2-x/4□x/4O4·H2O為質(zhì)子化層狀鈦酸鹽，鈦與氧以八面體通過共邊、共點形成具有褶皺狀的二維層狀結(jié)構(gòu)，層板厚度為0.7～1.2nm；x取值范圍為0.65≤x≤0.75；□為層板中鈦元素空位，由于層板鈦缺失而帶有一定量的負電荷，具有n型半導(dǎo)體性質(zhì)。PANI為聚苯胺，位于質(zhì)子化層狀鈦酸鹽HxTi2-x/4□x/4O4·H2O的層間，PANI在復(fù)合材料中所占質(zhì)量分數(shù)為7.0～8.0％，PANI被HxTi2-x/4□x/4O4·H2O層間的H+所摻雜，具有p型半導(dǎo)體性質(zhì)。因此聚苯胺插層鈦酸鹽PANI/HxTi2-x/4□x/4O4·H2O是一種微觀上具有p-n結(jié)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合材料。
利用聚苯胺在可見光區(qū)具有光譜吸收的特性，可將復(fù)合材料的光電響應(yīng)范圍從紫外光區(qū)擴展至可見光區(qū)；利用聚苯胺插層鈦酸鹽在微觀上具有p-n結(jié)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的特點，能夠較好地減少光生電子和光生空穴的復(fù)合。因此該復(fù)合材料會具有較好的光電響應(yīng)特性，在光催化、太陽能電池及光電傳感器等領(lǐng)域具有較高應(yīng)用價值。
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