[发明专利]一种羧基改性聚苯胺/银/磷酸银复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种羧基改性聚苯胺/银/磷酸银复合材料的制备方法，属导电高分子材料技术领域。

背景技术

随着科技不断发展，人们对能源的需求日益严重。而现阶段仍以煤、石油、天然气等不可再生能源为主要能源，且在使用的过程中会对环境造成大量污染，无法实现可持续性的利用，太阳能作为一种天然、不受地域影响且可再生的清洁能源备受人们瞩目，利用半导体材料分解水以及光催化氧化降解有机污染物是目前能源和环境净化领域的研究热点。半导体TiO₂具有极强的氧化性，超高的化学稳定性，是目前应用最广泛的催化材料。到达地球表面的光谱中，可见光的比例接近一半，但TiO₂的禁带宽度为3.2eV，对应吸收波长为387.5nm，局限在紫外区，远未达到充分吸收并利用太阳光的效果，因而研发新型、高效、可见光响应的光催化材料，提高对太阳光的利用率已经成为材料学，化学能源和环境科学等领域广泛关注和研究的热点，也是光催化领域亟需解决的关键问题。利用聚合物与半导体原位聚合来制备复合光电材料，以应用于有机污染物降解和太阳能电池的技术越来越受到广大学者的研究重点。

作为一种新型的半导体催化材料，磷酸银具有独特的棱形十二面体结构，其能带间隙为2.4eV，在光吸收波长大于420nm时的吸收效率高达90%，美中不足的是磷酸银具有光敏性，在可见光或紫外光的照射下会发生分解。聚苯胺作为导电材料，具有独特的掺杂机理，因其原料易得，合成方法简单，具有较高的导电性和良好的环境稳定性，广泛应用在传感器、光催化、及超级电容器等领域。独特的π-π共轭刚性结构，使得聚苯胺的溶融性质、及热稳定性电化学稳定性较低。因此，想要充分利用导电聚苯胺和磷酸银材料两种材料的优点，发挥其协同效应，避免其单一的缺点和不足将磷酸银与聚苯胺复合来制备一种比电容高、能高速进行光电转换且循环稳定性好的磷酸银/聚苯胺复合电极材料吸引了研究者极大的兴趣。

因此，寻找出一种经济有效，具有普遍适用性的方法制备聚苯胺/磷酸银复合材料，使其能够进行光电转换、且循环稳定性好的方法是非常重要的。

发明内容

本发明的目的是，为了寻找出一种抗光腐蚀性强、光电转化性能优越的聚苯胺/磷酸银复合材料，本发明公开一种羧基改性聚苯胺/银/磷酸银复合材料的制备方法。

本发明的技术方案为：本发明采用两步合成法，首先制备出功能化N-苯基甘氨酸，然后在含N-苯基甘氨酸（N-AN）及银离子体系中原位聚合反应形成含银的复合材料前驱体，聚苯胺的弱还原性将部分银离子还原成银单质；最后引入磷源，利用银与磷间成核机理，以形成N-取代羧基聚苯胺/银/磷酸银石墨烯光电复合材料材料。

一种羧基改性聚苯胺/银/磷酸银复合材料的制备方法的具体步骤如下：

（1）以N-苯基甘氨酸为原料通过化学氧化法制备出N-取代羧基聚苯胺，并超声分散形成均一溶液；

（2）取一定量的N-苯基甘氨酸溶于一定体积的质子酸和去离子水的混合溶液中并超声分散，命名为溶液A；

（3）取定量的过硫酸铵与定量的质子酸混合并超声分散，命名为溶液B，冰水浴条件下将溶液B 逐滴加入溶液A中，反应一段时间后，经处理得到N-取代羧基聚苯胺；

（4）取一定量的N-取代羧基聚苯胺溶于定一体积的水溶液中并超声分散，标号为C，分别另取一定量的银源与磷源溶于一定体积水溶液，标号为D和E，室温条件下，将D夜缓慢加入C液，搅拌一段时间后，将E液加入到上述反应液中，聚合反应一段时间后，经处理得到N-取代羧基聚苯胺接枝银/磷酸银功能材料。

所述N-取代羧酸聚苯胺通过化学键的方式与磷酸银连接，有强的界面间作用力，缩短了组分间界面距离，且N-取代羧基聚苯胺能够还原部分银离子为银单质。

所述N取代羧基聚苯胺的合成反应温度为0～5℃，反应时间为16～28h。

所述N取代羧基聚苯胺与过硫酸铵最佳摩尔比为1:0.5～2。

所述N-苯基甘氨酸与银源的最优质量比为1:6～12。

所述质子酸水溶液中质子酸的浓度是0～6mol/L，质子酸应保持其氢离子浓度为0.5～2mol/L。

所述银源与磷源的最优摩尔比为1:0.5～4。

所述聚合反应温度为10～35℃, 液相反应时间为2～8h。

本发明一种羧基改性聚苯胺/银/磷酸银复合材料的制备的具体步骤如下：