[发明专利]一种硝酸铈（Ⅲ）掺杂聚苯胺/银纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硝酸铈（Ⅲ）掺杂聚苯胺/银纳米复合材料及其制备方法；属于导电聚合物基复合材料领域。

背景技术

聚苯胺是目前研究和应用较为热门的导电聚合物之一。合成简便、较好的环境稳定性、良好的电化学等性能使其在电极材料、能源存储、电磁屏蔽、传感器以及耐腐蚀领域有着广泛应用前景。在当前纳米复合材料研究中，聚苯胺/金属纳米复合材料的研究也备受关注。例如聚苯胺/钯、聚苯胺/金、聚苯胺/铜、聚苯胺/铂等纳米材料的研究也很广泛。聚苯胺/银纳米复合材料作为其中之一，它不但结合了聚苯胺原有的特性而且还保留了银特有性质，例如银的高导电性、杀菌性、高传感性等。因此，聚苯胺/银纳米复合材料的研究也吸引着国内外学者的广泛关注。

掺杂是聚苯胺获得更高电导率和更好电化学性能的重要手段和主要途径。目前，聚苯胺掺杂的主要形式是质子酸掺杂、碘掺杂、光氧化掺杂以及离子注入掺杂等。其中质子酸掺杂聚苯胺最多见。用到的质子酸可以是盐酸、硝酸、高氯酸等无机酸，也可以是对甲苯磺酸、樟脑磺酸、十二烷基苯磺酸等。在这些不同类型掺杂的聚苯胺中，聚苯胺的电导率得到了不同程度的提高，但是材料的热稳定性和环境稳定性却并不是都能得到保障。制备的掺杂态聚苯胺在钢铁防腐、合金抗腐蚀、电容器应用等方面仍有很大的不足。因此，开发具有高导电性、高稳定性和电化学性能的掺杂态聚苯胺显得很有实际意义和应用价值。

发明内容

本发明针对现有技术中的掺杂聚苯胺材料存在热稳定性差，导电率提高有限，应用受到局限的缺陷，目的是在于提供一种耐热性能好、电导率高、耐腐蚀性能良好的硝酸铈（Ⅲ）掺杂聚苯胺/银纳米复合材料。

本发明的另一个目的是在于还提供了一种工艺简单、操作简便，低成本、高产率制备硝酸铈（Ⅲ）掺杂聚苯胺/银纳米复合材料的方法。

本发明提供了一种硝酸铈（III）掺杂聚苯胺/银纳米复合材料，该复合材料由硝酸铈（III）和纳米银通过共轭配位吸附在聚苯胺链上构成的三元有机结合体；所述的三元有机结合体由苯胺和硝酸铈（III）分散在含纳米银的十二烷基苯磺酸钠微乳液中，通过苯胺的聚合生成聚苯胺将硝酸铈（III）和纳米银复合得到；其中，苯胺、纳米银和硝酸铈（III）的摩尔比为2.5～3.5:1:0.5～3。

所述的苯胺:纳米银:硝酸铈（III）的摩尔比优选为3:1:0.5～3。

所述的含纳米银的十二烷基苯磺酸钠微乳液是在含次磷酸钠的十二烷基苯磺酸钠微乳液中加入硝酸银进行还原反应得到。

本发明还提供了一种硝酸铈（III）掺杂聚苯胺/银纳米复合材料的制备方法，该制备方法是将硝酸银溶液以15～20滴/min的速率滴加到含次磷酸钠的十二烷基苯磺酸钠微乳液中，在30～50℃下发生还原反应，制得含纳米银的微乳液；向所得含纳米银的微乳液中加入苯胺和硝酸铈（Ⅲ）后，超声分散，再在搅拌条件下以15～20滴/min的速率滴加引发剂，在0～5℃下聚合反应；聚合反应完成后，破乳，洗涤，干燥后，即得；其中，苯胺:硝酸银:硝酸铈（III）的摩尔比为2.5～3.5:1:0.5～3。

所述的苯胺:硝酸银:硝酸铈（III）的摩尔比优选为3:1:0.5～3。

所述的次磷酸钠与硝酸银的摩尔比为1～1.5:2。

所述的硝酸银浓度为0.5M/L。

所述的十二烷基苯磺酸钠微乳液中十二烷基苯磺酸钠的质量百分浓度为0.5～3%。

所述的引发剂是浓度为1.5～2.5g/mL的过硫酸铵的水溶液。

所述的还原反应时间为60～120min。

所述的聚合反应时间为10～14h。

本发明的硝酸铈（III）掺杂聚苯胺/银纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）纳米银微乳液的制备：将次磷酸钠溶于微量水后加入到质量百分比浓度为0.5～3%的十二烷基苯磺酸钠的微乳液中，加入微量硝酸后，搅拌分散10～20min，将体系升温到30～50℃，以15～20滴/min的速率加入0.5M/L硝酸银溶液进行还原反应60～120min，制得含纳米银的微乳液；其中，次磷酸钠与硝酸银的摩尔比为1～1.5:2；