[發明專利]一種核殼結構聚苯胺/銀導電納米復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010199427.0
• 申請日: 2010-06-12
• 公開（公告）號: CN101838460A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 李芝華;盧健體;林偉
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C08L79/02
• 分類號: C08L79/02;C08K3/08;C08G73/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明屬于復合材料領域，涉及一種聚苯胺-金屬導電復合材料，尤其涉及一種以銀納米粒子為核，聚苯胺為殼層的導電納米復合材料。本發明同時還涉及該核殼結構聚苯胺/銀導電納米復合材料的反相微乳液制備方法。

背景技術

導電聚苯胺具有獨特的化學、電學、光學和熱學性能，例如可調節的不同氧化態，可逆的電化學活性，可通過摻雜/脫摻雜對其導電性進行控制，與聚合物混合的低滲閾值等，在人工肌肉、二次電池、印刷電路板、電磁屏蔽、軍事偽裝、防腐涂料、電致變色、選擇性透過膜等諸多領域有著廣闊的應用前景。銀顯示出了優良的電導性和熱導性。銀納米粒子的粒徑小、比表面積大，具有許多獨特的性質，如導電性、感光、催化等，在光學材料、貴金屬漿料、生物工程、催化工業和微電子工業等方面的應用令人矚目。

反相微乳液法制備納米微粒是上世紀80年代新興起的研究領域，自Boutonnet等首次用微乳液制備出Pt，Pd，Rb，Ir等單分散金屬納米微粒以來，該法已引起了國內外研究人員的極大興趣和廣泛關注。目前，科學家們利用表面活性劑在反膠束溶液中形成的各種分子有序組合體作為軟模板，合成了許多種無機納米材料，有機納米材料和有機-金屬復合納米材料等，開辟了納米材料的“濕”的合成方法。研究表明，反相微乳液法是制備粒徑小、形貌和組成均一的聚苯胺顆粒以及改善其加工性能和溶解性等各項性能的重要途徑。

本發明采用反相微乳液法，將摻雜酸和金屬銀納米粒子引入到聚苯胺基體中對其進行摻雜及復合改性，合成得到的核殼結構型酸摻雜的導電聚苯胺-金屬銀納米復合材料，具有如下一些的顯著特點。反相微乳液法合成得到的聚苯胺-金屬銀導電納米復合材料粒徑小、操作簡便、易于實現連續化生產操作，特別是可通過調節增溶水量的多少來控制反膠束微粒的大小，生成的粒子粒徑大小可控、粒子分散性好、分布窄、呈單分散性，制備的納米復合材料形狀和結構均一，材料的導電性能、電化學性能、熱力學穩定性和可加工性，能得到了顯著提高，應用領域有望得到進一步拓展。本發明制備的核殼結構聚苯胺/銀導電納米復合材料，有望在導電元器件、電極活性材料、催化活性材料、傳感器等方面具有誘人的應用前景。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種核殼結構聚苯胺/銀導電納米復合材料。

本發明的另一個目的是提供該核殼結構聚苯胺/銀導電納米復合材料的反相微乳液制備方法。

本發明的目的是通過下述方式實現的：

(a)量取150ml環己烷，加入十二烷基硫酸鈉、正己醇和銀離子溶液，超聲分散，形成透明或半透明的反膠束溶液A；量取37.5ml環己烷，加入十二烷基硫酸鈉、正己醇和還原劑溶液，超聲分散，配制反膠束溶液B在磁力攪拌下，用恒壓滴液漏斗將反膠束溶液B緩慢滴加入反膠束溶液A中，控制滴加時間0.5～1.0h，滴加完畢后繼續攪拌反應3～5h，得到銀納米粒子的反膠束溶液。

(b)量取150ml環己烷，加入十二烷基硫酸鈉、正己醇和苯胺/摻雜酸溶液，超聲分散，配制反膠束溶液C；量取75ml環己烷，加入十二烷基硫酸鈉、正己醇和過硫酸銨溶液，配制反膠束溶液D；混合上述步驟a)得到的銀納米粒子的反膠束溶液和反膠束溶液C，磁力攪拌20～30min使之混合均勻；用恒壓滴液漏斗將反膠束溶液D緩慢滴加入到混合溶液中，控制控制滴加時間1.0～1.5h，滴加完畢后繼續攪拌反應7～10h；加入甲醇破乳，過濾，依次用丙酮、無水乙醇和蒸餾水洗滌至濾液無色無泡沫，離心分離，洗滌，干燥，研磨，得到墨綠色的聚苯胺/銀導電納米復合材料。

所述反膠束溶液A、B、C和D中，十二烷基硫酸鈉的濃度為0.01～0.08M，正己醇與十二烷基硫酸鈉的摩爾量比為5∶1～10∶1。

所述的銀離子溶液為硝酸銀溶液或銀氨溶液，其濃度為0.5～1.0M，加入量為1.5～9ml。

所述還原劑為次亞磷酸鈉、水合肼或雙氧水，濃度均為2M。當還原劑為次亞磷酸鈉時，其銀離子溶液為硝酸銀溶液，加入的次亞磷酸鈉與硝酸銀的摩爾量比為1∶2；當還原劑為水合肼或雙氧水時，其銀離子溶液為銀氨溶液，加入的水合肼或雙氧水與銀氨溶液的摩爾量比為11。

所述苯胺/摻雜酸溶液中苯胺的濃度為0.5～1.0M，摻雜酸與苯胺的摩爾量比為0.1～2∶1，苯胺/摻雜酸溶液的加入量為1.5～9ml。其中摻雜酸為無機質子酸：硝酸、磷酸；有機磺酸：十二烷基苯磺酸、樟腦磺酸、磺基水楊酸、對甲苯磺酸、甲酸、乙酸、馬來酸等。

所述氧化劑過硫酸銨的濃度為2M，其加入量與苯胺的摩爾量的2倍。

所述干燥溫度為60～65℃。