[发明专利]以苯胺为分散剂的聚苯胺/银纳米复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机贵金属及导电高分子复合材料的制备及加工领域，具体涉及一种聚苯胺/银纳米复合材料的制备方法。

背景技术

聚苯胺具有电导率高、掺杂态和未掺杂态的环境稳定性好、易于合成、单体成本低等优点，此外，聚苯胺具有活性中心，由聚苯胺形成的复合材料在力学、光学、电学和磁学等方面也显示出许多优异性能。银粉具备良好的导电性(氧化物也导电)、高化学稳定性、高塑性和抗氧化性，在聚苯胺中引入纳米银粒子制备得到的聚苯胺/银纳米复合材料，不但保留了聚苯胺和纳米银粉的固有特性，其电性能、电化学响应性能和电催化性能等都得到了进一步提升，在诸多领域都有重要的应用前景。在聚苯胺/银纳米复合材料的制备研究中，具有聚苯胺包覆纳米银粒子的核-壳型结构的复合材料引起了研究人员的广泛关注。这种特殊的结构不仅可以实现两组元材料的优势互补，加强两者的复合效果，并且聚苯胺对纳米银粒子还可起到稳定剂的作用防止其团聚。此外，具有核-壳结构的聚苯胺/银纳米复合材料可以在宏观和微观尺度上对其应用性能和要求进行设计，无论在科研领域或是应用开发方面都具有重要的研究价值。

目前，聚苯胺/银复合材料的制备方式主要包括一步双原位复合法和分步复合法。其中，为达到一步双原位制备聚苯胺/银复合材料的目的，研究人员在制备条件上通常依赖一些非常规的技术，如在反应中采用微波技术，γ射线，超声波等外加辅助条件，这些制备手段的实验条件较为严苛，局限性较大。由于采用该法制备的复合材料的形貌和尺寸难以控制，复合材料中的银微粒易于团聚并且在聚苯胺基体中分散不均，产物的产率不高，因此在较大程度上制约了复合材料的工业化生产和相关性能的应用研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种以苯胺为分散剂的聚苯胺/银纳米复合材料的制备方法。其制备方法简单，生产成本低，制备的复合材料产率高，产物纯净，颗粒均匀，形成了聚苯胺在外，纳米银粉在内的核-壳结构的包覆材料；该纳米复合材料热性能好，电导率高，电化学性能良好，有望应用于电解电容器或二次电池的电极材料。

本发明采用分步复合法制备聚苯胺/银纳米复合材料。其采用硝酸银为原料，以苯胺为分散剂，次磷酸钠作为还原剂先制备纳米银胶，再滴加含有硝酸的过硫酸铵溶液引发苯胺的原位复合，制备得到。

所述的硝酸银与苯胺及次磷酸钠三者的摩尔配比为：1～2∶1～6∶2～4。所述的过硫酸铵与苯胺的摩尔配比为：1∶1～1.5。

纳米银胶的具体制备为：先将次磷酸钠溶于水搅拌均匀后，加入含硝酸的苯胺溶液并搅拌均匀，然后在40℃水浴环境下按配比滴加含有硝酸的硝酸银溶液进行反应制备纳米银胶，滴加速度为10～15滴/分钟，反应时间90分钟。反应过程方程式如下：

4Ag⁺+H₃PO₂+2H₂O→4Ag↓+H₃PO₄+4H⁺

所述的硝酸浓度为1M/L，反应体系的pH值控制在1～2。

制备出纳米银胶后，将反应体系移出水浴环境，在室温下滴加含有硝酸的过硫酸铵溶液引发苯胺的原位复合，滴加速度为10～15滴/分钟，反应时间4小时。

本发明具体的制备方法具体如下：

a.将0.27g次磷酸钠溶于40ml蒸馏水中并超声10min分散均匀，然后往溶液中加入含苯胺0.5g的1M/L硝酸溶液4.5ml配成还原液；称取0.85g硝酸银溶于10ml水中并加入1ml1M/L的硝酸溶液搅拌均匀配成氧化液，以10～15滴/分钟的速度逐滴加入还原液中制备纳米银粒子，实验过程保持搅拌，反应在40℃水浴中进行90min；

b.待a反应完成后，将反应体系移入室温环境中，待体系温度稳定后往反应液中逐滴加入含1ml1M/L硝酸和1.23g的过硫酸铵的水溶液10ml引发苯胺的原位聚合；反应过程中持续搅拌，进行4小时。

本发明优势如下：

1、采用苯胺为分散剂制备纳米银胶，不引入其他分散剂，并且苯胺又作为实验反应物参与复合反应，该法简化了生产工艺，降低了成本，并且实验产率高，产物纯净。

2、采用苯胺原位复合的方式制备聚苯胺/银纳米复合材料，形成了聚苯胺在外，纳米银粉在内的核-壳结构的稳定包覆结构，实现两种组元材料的优势互补和加强。

3.采用本方法制备的聚苯胺/银纳米复合材料具有高电导率及良好的电化学性能，热稳定性能优异，具有良好的应用前景。

附图说明：

图1为聚苯胺/银纳米复合材料的XRD图；