[發(fā)明專利]一種MoO3/聚苯胺同軸納米異質(zhì)結(jié)的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310658871.8
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103613759A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡俊青;蔣扉然;李文堯;鄒儒佳;徐開兵;李博;安磊
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: C08G73/02
• 分類號: C08G73/02;C08K3/22;B82Y40/00
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 黃志達(dá)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚苯胺納米材料領(lǐng)域，特別涉及一種MoO₃/聚苯胺同軸納米異質(zhì)結(jié)的制備方法。

背景技術(shù)

過渡金屬氧化物三氧化鉬具有電致變色、光致變色、光催化降解以及氣敏特性等性質(zhì)，在快離子導(dǎo)電、催化劑、敏感元件以及電化學(xué)領(lǐng)域都具有廣泛應(yīng)用。三氧化鉬有三種常見的物相：正交相（α-MoO₃）、單斜相（β-MoO₃）和六方相（h-MoO₃），前者屬熱力學(xué)穩(wěn)定相，后兩者屬熱力學(xué)介穩(wěn)相。其中正交相MoO₃因其獨(dú)特的一維層狀結(jié)構(gòu)，使得它廣泛應(yīng)用于電化學(xué)儲能器件中的電極材料，如鋰離子一次電池、鋰離子二次電池、超級電容器等，目前，MoO₃納米棒、納米片、納米線、納米帶等在電化學(xué)領(lǐng)域方面的應(yīng)用都有相應(yīng)報(bào)道。但是三氧化鉬離子和電子導(dǎo)電率差，這就使得它的電化學(xué)性能受到了限制，因而提高其導(dǎo)電性就成為研究的熱點(diǎn)，采用包覆、雜化摻雜等手段能夠有效的改善其導(dǎo)電性。與導(dǎo)電高分子結(jié)合在一起形成復(fù)合材料能很好的解決這些缺陷，并且通過各部分的協(xié)同作用得到更加優(yōu)越的性能。

自1977年美國科學(xué)家黑格（A.J.Heeger）、麥克迪爾米德（A.G.MacDiamid）和日本科學(xué)家白川英樹（H.Shirakawa）發(fā)現(xiàn)摻雜聚乙炔具有金屬導(dǎo)電性以來，聚合物不能作為導(dǎo)電材料的概念被徹底改變，從此導(dǎo)電聚合物受到了各國科學(xué)家的廣泛關(guān)注。常見的導(dǎo)電聚合物有聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等，其中聚苯胺因其具有合成簡單，可以通過電化學(xué)氧化、化學(xué)氧化合成；原料易得；耐高溫且抗氧化性好等優(yōu)點(diǎn)，成為了最具前景的導(dǎo)電高分子材料。聚苯胺的導(dǎo)電和催化等性能很大程度上取決于聚合物的摻雜狀態(tài)和結(jié)構(gòu)，可以通過改變聚苯胺的氧化還原狀態(tài)、摻雜劑或者通過與無機(jī)復(fù)合來改善聚苯胺的性能，導(dǎo)電聚苯胺/無機(jī)材料復(fù)合材料綜合了高聚物和無機(jī)材料的優(yōu)良性能，因而可通過復(fù)合獲得具有特異光、電、磁、催化等性能的功能材料。

目前，一般采用插層聚合法將苯胺單體插入三氧化鉬層間，得到MoO₃和聚苯胺的雜化材料，因?yàn)槿趸f本身氧化性很弱并且沒有可交換的離子，因此將聚苯胺插入到MoO₃層間十分困難，方法復(fù)雜，步驟繁瑣，因此需開發(fā)一種簡單高效的制備聚苯胺包覆MoO₃復(fù)合材料的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種MoO₃/聚苯胺同軸納米異質(zhì)結(jié)的制備方法，該制備方法操作簡單，不需要復(fù)雜設(shè)備，得到聚苯胺均勻包覆MoO₃納米復(fù)合材料。

本發(fā)明的一種MoO₃/聚苯胺同軸納米異質(zhì)結(jié)的制備方法，包括：

（1）前驅(qū)體的合成：

將H₂O₂在冰水浴條件下緩慢滴加到的金屬鉬粉中，并不斷地?cái)嚢枰员苊膺^熱，反應(yīng)放出大量的熱與氣體；滴加完畢后，常溫下繼續(xù)攪拌2-8小時(shí)，得到橘紅色的過氧鉬酸溶膠（MoO₃·pH₂O₂·qH₂O），定容得到前驅(qū)體溶液；

（2）MoO₃納米帶的合成：

在上述前驅(qū)體溶液中加入去離子水，室溫下攪拌后與60-180℃下進(jìn)行水熱反應(yīng)6-24小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，將產(chǎn)物用過量的乙醇洗滌，最后離心分離得到MoO₃納米帶；

（3）聚苯胺包覆MoO₃納米帶：

在MoO₃納米帶中加入去離子水，然后室溫超聲0.5～1h，使MoO₃納米帶均勻分散在水中，得到A溶液；按照MoO₃納米帶與苯胺的摩爾比為1：0.25～2，邊攪拌邊將苯胺的鹽酸溶液滴加到A溶液中，然后再加入過硫酸銨的去離子水溶液，常溫?cái)嚢?～24h；反應(yīng)結(jié)束后，用過量的乙醇洗滌，離心分離，收集沉淀物，最后真空干燥，得到MoO₃/聚苯胺同軸納米異質(zhì)結(jié)。

步驟（1）中所述的H₂O₂與金屬鉬粉的用量比為40mL：0.05mol，其中所用H₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%；最后定容得到100mL前驅(qū)體溶液。

步驟（3）中所述的A溶液中MoO₃納米帶的濃度為0.01～0.03g/mL。