[发明专利]一种制备聚苯胺/碳纳米管复合材料的方法

说明书

本发明提供了一种制备聚苯胺/碳纳米管复合材料的方法。包括以下步骤：添加不同比例的碳纳米管加入聚苯胺体系中，然后加入分散剂无水乙醇没过材料，超声控制时间在2h‑6h，超声结束后进行真空干燥并研磨，最后合成了聚苯胺/碳纳米管复合材料，且碳纳米管在聚苯胺中的分散程度良好。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，主要应用于超级电容器，太阳能电池等领域，具体涉及到一种聚苯胺/碳纳米管复合材料及其制备方法。

背景技术

碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)自首次被报道以来,在电化学传感器领域有极大的关注度，具有高的比表面积，强的吸附能力以及高的导电性,这些性质提高了电化学检测中的电流响应和分析灵敏度。从结构上看，它是由碳原子通过SP²杂化以共价键结合方式形成一个共轭的大π键体系，被广泛用于在电学领域。聚苯胺具有合成简单、价格低廉、环境稳定等特性,但是，聚合物链的共轭刚性结构致使聚苯胺在大部分常见的有机溶剂中难以溶解,而且其在中性和碱性的条件下也表现出较差的电学性能,因此在一定程度上限制了其应用范围。然而，在应用过程中却经常会碰到碳纳米管难溶解、难分散等现象，且性能也一定程度上下降。为保持其优异的特性，研究人员通常在实际中采用碳纳米管改性或与其他材料直接复合,利用材料间的协同效应达到更加优越的性能。

碳纳米管的表面改性方法主要分为物理改性和化学改性。物理改性法是使用强机械力(球磨或高剪切)来增大CNTs的表面能,高比表面能的碳纳米管很容易与介质发生吸附反应,从而达到表面改性的目的。

本文尝试将聚苯胺和碳纳米管复合。采用非共价修饰，通过物理作用吸附在碳纳米管表面，借助超声作用使两亲性聚合物在水或其它溶剂中对碳纳米管进行包覆，其中聚合物疏水链部分通过其疏水特性和分子间作用力吸附在碳纳米管表面，亲水链部分则增加碳纳米管在水或其它介质中的溶解度。PANI由于具有高效的聚合能力、电性和氧化还原可逆性,所以近年来一些基于CNTs/PANI复合材料的修饰电极已陆续被报道，并展示了优良的电化学性能,显示了CNT与PANI良好的协同作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纳米管/聚苯胺复合材料的制备方法。

本发明的另一目的在于引入超声的方法，探究了碳纳米管和聚苯胺通过超声合成具有的良好分散性的纳米复合材料。

提出一种物理法合成纳米复合材料的方法--超声法制备碳纳米管/聚苯胺复合材料，包括以下步骤：

(1)采用化学氧化法制备聚苯胺：

称取10g苯胺加入1mol/L的稀盐酸中，缓慢逐滴加入过硫酸铵溶液，保持冰浴条件下持续搅拌反应24h，再用抽滤装置进行固液分离，用无水乙醇及去离子水清洗三遍，将抽滤出的固体进行真空干燥后研磨成粉末。

(2)超声法复合碳纳米管和聚苯胺：

I.用硝酸对碳纳米管酸化4小时静置后抽滤干燥。

II.取1wt％-99wt％的碳纳米管加入聚苯胺中，在研磨钵里研磨5-10min进行简单的手动分散后转移至烧杯中。

IIII.向烧杯中加入分散剂无水乙醇至刚好淹没材料。

IV.固定烧杯放置于超声清洗剂中央，分别调整超声时间为2h,4h,6h。超声结束后进行真空干燥并研磨至粉末，得到聚苯胺/碳纳米管复合材料。

本发明的优点是：相比较已经报道的聚苯胺/碳纳米管复合材料,本发明制备的聚苯胺/碳纳米管复合材料有效的提高了碳纳米管在聚苯胺体系中的分散性,均匀的分散在聚苯胺体系中，且操作简单，无需化学反应等程序。

具体实施方式

实施例1

(1)采用化学氧化法制备聚苯胺：