[發明專利]一種制備聚苯胺/碳納米管復合材料的方法

在審

• 申請號: 202110245216.4
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112898771A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 葛燁;董國濤;胡天豪;王靜;曹斌全
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: C08L79/02
• 分類號: C08L79/02;C08K3/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種制備聚苯胺/碳納米管復合材料的方法。包括以下步驟：添加不同比例的碳納米管加入聚苯胺體系中，然后加入分散劑無水乙醇沒過材料，超聲控制時間在2h?6h，超聲結束后進行真空干燥并研磨，最后合成了聚苯胺/碳納米管復合材料，且碳納米管在聚苯胺中的分散程度良好。

技術領域

本發明涉及復合材料領域，主要應用于超級電容器，太陽能電池等領域，具體涉及到一種聚苯胺/碳納米管復合材料及其制備方法。

背景技術

碳納米管(carbon nanotubes,CNTs)自首次被報道以來,在電化學傳感器領域有極大的關注度，具有高的比表面積，強的吸附能力以及高的導電性,這些性質提高了電化學檢測中的電流響應和分析靈敏度。從結構上看，它是由碳原子通過SP²雜化以共價鍵結合方式形成一個共軛的大π鍵體系，被廣泛用于在電學領域。聚苯胺具有合成簡單、價格低廉、環境穩定等特性,但是，聚合物鏈的共軛剛性結構致使聚苯胺在大部分常見的有機溶劑中難以溶解,而且其在中性和堿性的條件下也表現出較差的電學性能,因此在一定程度上限制了其應用范圍。然而，在應用過程中卻經常會碰到碳納米管難溶解、難分散等現象，且性能也一定程度上下降。為保持其優異的特性，研究人員通常在實際中采用碳納米管改性或與其他材料直接復合,利用材料間的協同效應達到更加優越的性能。

碳納米管的表面改性方法主要分為物理改性和化學改性。物理改性法是使用強機械力(球磨或高剪切)來增大CNTs的表面能,高比表面能的碳納米管很容易與介質發生吸附反應,從而達到表面改性的目的。

本文嘗試將聚苯胺和碳納米管復合。采用非共價修飾，通過物理作用吸附在碳納米管表面，借助超聲作用使兩親性聚合物在水或其它溶劑中對碳納米管進行包覆，其中聚合物疏水鏈部分通過其疏水特性和分子間作用力吸附在碳納米管表面，親水鏈部分則增加碳納米管在水或其它介質中的溶解度。PANI由于具有高效的聚合能力、電性和氧化還原可逆性,所以近年來一些基于CNTs/PANI復合材料的修飾電極已陸續被報道，并展示了優良的電化學性能,顯示了CNT與PANI良好的協同作用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種碳納米管/聚苯胺復合材料的制備方法。

本發明的另一目的在于引入超聲的方法，探究了碳納米管和聚苯胺通過超聲合成具有的良好分散性的納米復合材料。

提出一種物理法合成納米復合材料的方法--超聲法制備碳納米管/聚苯胺復合材料，包括以下步驟：

(1)采用化學氧化法制備聚苯胺：

稱取10g苯胺加入1mol/L的稀鹽酸中，緩慢逐滴加入過硫酸銨溶液，保持冰浴條件下持續攪拌反應24h，再用抽濾裝置進行固液分離，用無水乙醇及去離子水清洗三遍，將抽濾出的固體進行真空干燥后研磨成粉末。

(2)超聲法復合碳納米管和聚苯胺：

I.用硝酸對碳納米管酸化4小時靜置后抽濾干燥。

II.取1wt％-99wt％的碳納米管加入聚苯胺中，在研磨缽里研磨5-10min進行簡單的手動分散后轉移至燒杯中。

IIII.向燒杯中加入分散劑無水乙醇至剛好淹沒材料。

IV.固定燒杯放置于超聲清洗劑中央，分別調整超聲時間為2h,4h,6h。超聲結束后進行真空干燥并研磨至粉末，得到聚苯胺/碳納米管復合材料。

本發明的優點是：相比較已經報道的聚苯胺/碳納米管復合材料,本發明制備的聚苯胺/碳納米管復合材料有效的提高了碳納米管在聚苯胺體系中的分散性,均勻的分散在聚苯胺體系中，且操作簡單，無需化學反應等程序。

具體實施方式

實施例1

(1)采用化學氧化法制備聚苯胺：