[發明專利]一種聚苯胺纖維球及其制備方法及應用

有效

• 申請號: 202011471648.9
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112831045B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 劉海燕;邢濤;劉昭斌;李冰;韓嘉;李智;王雯雯;張奎同
• 申請（專利權）人: 兗礦集團有限公司
• 主分類號: C08G73/02
• 分類號: C08G73/02;H01M4/60;H01M10/054
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供一種聚苯胺纖維球及其制備方法和應用，所述制備方法包括：(1)將苯胺單體溶于有機溶劑中，得到苯胺單體溶液；將引發劑和酸性水溶液混合，得到引發劑溶液；(2)將步驟(1)得到的苯胺單體溶液和引發劑溶液進行反應，過濾，得到所述聚苯胺纖維球；所述制備方法成本低、條件溫和且制備工藝簡單；得到的所述聚苯胺纖維球表面粗糙，不易團聚，粒徑可控，其熱解材料可以作為電極材料應用到離子電池或超級電容器中，具有重要研究價值。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種聚苯胺纖維球及其制備方法和應用。

背景技術

聚苯胺(PANI)作為一種導電高分子材料，不僅具有良好的光、電、磁特性，同時還具有環境無害性、生物相容性強、防腐性較好、良好的空氣穩定性、可逆的氧化還原性等特點。近年來，PANI在電容器材料領域受到廣泛的關注。聚苯胺由于其制備方法的不同，使得其形貌、儲能性能、熱穩定性和熒光性能都存在著巨大的差異，而聚苯胺的微觀形貌會影響其導電率、比表面積、充放電、比電容等一系列性能。

聚苯胺的合成歷史悠久，目前，其主要合成方法有化學氧化聚合法和電化學氧化聚合法。CN105622934A公開了一種電極材料聚苯胺的合成方法，包括以下步驟：將苯胺溶于高氯酸溶液，在硫酸鐵或二氧化錳存在下于8℃以下進行反應，得到反應液；向所述反應液中分批次滴加溶有過硫酸銨的高氯酸溶液，在溫度為8℃以下繼續反應，得到電極材料聚苯胺，以硫酸鐵或二氧化錳以及過硫酸銨為氧化劑復合使用，以高氯酸為反應介質，控制反應溫度為8℃以下，此合成工藝使得整個合成過程聚苯胺的產率和容量都很高，解決了傳統方法產率低且容量差的問題，適于工業化生產。CN103255433A公開了一種大電流下快速合成導電聚苯胺的電化學合成方法，在兩電極體系內，采用恒電流法，在電解液為苯胺單體和質子酸摻雜劑組成的混合溶液中，在電流密度為40～100mA/cm²下進行電聚合反應，反應溫度為10～30℃，反應時間為3～10min，在溶液中獲得呈墨綠色的導電聚苯胺產物，其形貌呈納米棒狀結構，直徑為100～350nm。該方法所制備導電聚苯胺納米棒具有良好的電化學活性和導電性，在光電子器件、生物傳感器、超級電容器、電化學催化和電磁屏蔽等領域具有廣闊的應用前景。但是，這兩類方法合成的聚苯胺材料形貌主要為納米粒子，納米纖維，納米薄膜，尺寸較小、容易聚集并且很難被改性，限制了其進一步的應用。

除此之外，也有采用高能射線輻射法制備聚苯胺材料的相關報道。CN109535419A提供了一種聚苯胺微球的制備方法，包括：將苯胺水溶液用γ-射線進行輻照，得到聚苯胺微球；所述苯胺水溶液的pH為弱酸性、中性或堿性。利用γ-射線輻照苯胺水溶液，利用高能射線輻射效應，在室溫下一步獲得不易聚集、亞微米級的聚苯胺微球，該方法無需使用化學氧化試劑，體系純凈，節約能耗，具有條件溫和，易于操作，環境友好的特點，且收率也較高。但是這種方法步驟繁瑣，且使用γ-射線不僅增加了使用成本，人體容易受到γ射線的照射危害，同樣不利于推廣應用。

因此，開發一種方法簡單、成本低的制備方法，制備得到不易團聚，粒徑可控聚苯胺纖維球，十分有必要。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種聚苯胺纖維球及其制備方法和應用，所述制備方法將苯胺單體溶液和引發劑溶液進行反應，即可得到所述聚苯胺纖維球；所述制備方法成本低、條件溫和且制備工藝簡單；得到的所述聚苯胺纖維球表面粗糙，不易團聚，粒徑可控；所述聚苯胺纖維球的熱解材料可以作為鈉離子電池的電極材料，具有極大的應用潛力。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種聚苯胺纖維球的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

(1)將苯胺單體溶于有機溶劑中，得到苯胺單體溶液；將引發劑和酸性水溶液混合，得到引發劑溶液；

(2)將步驟(1)得到的苯胺單體溶液和引發劑溶液進行反應，過濾，得到所述聚苯胺纖維球。