[发明专利]一种包覆法制备聚苯胺/银纳米材料的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种包覆法制备聚苯胺/银纳米材料的方法。

(二)背景技术

近年来，导电聚合物的发展十分迅猛，是一个十分活跃的交叉学科； 其中，聚苯胺因其优异的特性，如原料易得、制备简单、稳定性较、导电 性可控、电化学性能独特等优点而得到越来越多的重视。许多研究表明， 导电聚苯胺可以广泛地应用于生命医学、气体探测、金属防腐、电磁屏蔽、 抗静电、燃料电池、二次电池和超电容器以及超高密度信息存储等领域。 现今，面对新材料的技术和环保要求，聚苯胺的研究热点主要集中在如何 提高其导电性能、加工性能和溶解性能等几方面。科学家们尝试了许多方 法，主要是采用掺杂无机有机酸、金属粒子、金属化合物以及离子掺杂等 方式。其中金属粒子的掺杂可以显著地提高其导电性能并赋予其新的性 能。

银纳米材料因其优异的烧结性、导电、抗静电、催化性能以及光学性 能而被广泛地应用在催化剂、涂料、导电油墨等许多领域，也被用于制备 导电聚苯胺。所得聚苯胺复合材料具有优良的电化学性能，有望在金属防 腐、催化、电磁屏蔽等领域广泛应用。

制备聚苯胺/银的方法很多，所得材料的形貌也多种多样；按制备步 骤可分为两步法和一步法；按形貌来说，可以有微球状的、纤维状等。不 同制备方法和不同复合材料的形貌都对所得材料的性能有所影响。

一步合成法是指该制备方法是将Ag的还原和苯胺的氧化同时发生而 一步制备出聚苯胺/银纳米材料的方法。许多科学家采用不同的能源成功 地制备了聚苯胺/银纳米复合材料。例如，李芝华等利用一步法，首先利 用苯胺为分散剂，合成纳米银胶溶液，然后在此基础上引发苯胺的原位复 合，从而制得聚苯胺/银纳米复合材料，所得材料的防腐性能得到了很大 的提高。Y.O.Kang等利用软模板法在γ-射线辐射下制得了一系列不同 形貌的聚苯胺/银纳米复合材料。Li等也利用紫外线，采用一步法制备了 包覆有银粒子的聚苯胺/银纳米复合材料。R.A.DeBarros等利用声化学 和电离辐射技术也制备了一系列性能优越的聚苯胺/银纳米复合材料。

两步合成法是通过分步制备聚苯胺和纳米银，然后利用两组分间的分 子间作用力来制备聚苯胺/银复合材料的一种方法。Xu等在预先制备好的 聚苯胺基体上，利用还原法和浸渍法在聚苯胺基体上引入三维纳米金和纳 米银，从而制得聚苯胺/银纳米复合材料；但纳米银暴露在聚苯胺的外表 面，极易因接触空气而氧化，从而降低复合材料的导电性能。Li等利用 十二烷基硫酸钠为乳化剂，在其微乳液中首先制备出银纳米溶胶，然后再 利用原位聚合法制备出核壳结构的银/聚苯胺纳米复合材料。这一方法解 决了银纳米材料暴露到空气中的缺点，所得材料的导电性能较为优异。

综上所述，若采用两步法控制银纳米材料的形貌的基础上，在在银纳 米材料外层包覆聚苯胺，再辅以其它提高聚苯胺水溶性和导电率的掺杂 剂，这样既有利于控制掺杂聚苯胺的形貌、银纳米材料的掺杂量、和产物 的水溶性，从而有望制备出既能结合银优良的导电性和和掺杂剂优异的水 溶性以及可控形貌的高导电率、较好水溶性的掺杂聚苯胺，从而满足对聚 苯胺的工业化应用要求。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种包覆法制备聚苯胺/银复合材料的方法，能 有效地将银和酸掺杂入聚苯胺基体，同时使得所制备的聚苯胺具有较高导 电率的同时，又能具有较好的水溶性。

本发明采用的技术方案是：

一种包覆法制备聚苯胺/银纳米材料的方法，所述方法包括：

(1)采用多元醇法制得银纳米线；

(2)原位包覆法制备聚苯胺/银复合材料：将银纳米线与无水乙醇混合 搅拌加入到反应器中，然后加入苯胺、十二烷基苯磺酸钠(DBSA) 和盐酸(HCl)，于室温下混合搅拌30～60min后，再加入过硫酸 铵搅拌60～240min，所得产物经分离纯化得到所述聚苯胺/银纳 米复合材料；所述银纳米线、无水乙醇、苯胺、十二烷基苯磺酸 钠、过硫酸铵的用量之比为50～400mg：90～150mL：0.6～1.5mL： 0.25～0.875g：1.0～2.5g，十二烷基苯磺酸钠和盐酸摩尔比为 1:0.25～2.5。