[发明专利]一种制备钼氧化物-聚苯胺复合纳米线及纳米管的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种制备钼氧化物-聚苯胺复合纳米线及纳米管的方法。

背景技术

无机材料与高分子导电聚合物在纳米尺度上的复合研究日益引人关注，研究显示，两者复合可以将其的优良物化性能结合起来，相互提高，使得复合物的性能更易控制和调变。现有技术公开了聚苯胺具有良好的表面稳定性、热稳定性及导电性，其广泛应用于电化学电容器、电池、传感器、腐蚀抑制剂中。钼氧化物具有奇特的电化学性质、电催化性能等。通过有机-无机的复合将钼氧化物与聚苯胺材料在纳米尺度上复合，无疑将结合两者的优良物化性能，并衍生出众多特别的物理化学性质，强化其在锂离子电池、超级电容器、燃料电池、气体传感器等众多领域的应用(Y.P.Li，Y.X.Xiang，X.W.Dong，J.Q.Xu，F.Ruan，Q.Y.Pan，J.Solid State Chem.2009，182，2041；K.Shao，S.P.Liao，H.M.Luo，M.L.Wang，J.Solid StateElectrochem，2007，11，1279；C.J.Song，M Khanfar，J.Appl.Electrochem，2006，36，339；T.Itoh，I.Matsubara，W.Shin，N.Izu，M.Nishibori，Sens.ActuatorsB，2008，128，512.)。例如钼氧化物-聚苯胺复合物纳米材料在锂离子电池正极材料中体现较高的容量和良好的循环性。杂化物一维的纳米形貌由于具有高的外表面积、良好的组装性能，从而提高了钼氧化物-聚苯胺杂化物上述的性质。

目前，有关钼氧化物-聚苯胺复合物的研究主要集中在钼氧化物与聚苯胺复合膜的研究，主要的合成方法有离子交换聚合法、原位插入法、自主装法以及电化学沉积法(K.Shao，Y.Ma，Z.H.Chen，Chem Letters，2002，322；J.Wang，IchiroMatsubara，Thin Solid Films，2006，514，329；K.Shao，S.P.Liao，J.ColloidInterface Sci，2008，320，445；Zhitomirsky I，Adv Colloid Interface Sci，2002，97，279.)。上述方法得到的均是钼氧化物-聚苯胺复合膜，且操作繁琐，离子交换前驱难于制备和保存、合成条件限制苛刻。

因此，为促进该复合纳米材料的物化性质和在电化学、传感、光致发光材料等领域的应用，同时为符合大规模生产，寻找新的方便、易操控的合成方法成为本领域研究人员的关注点。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种简单易控、经济合理的方法以制备性质丰富的钼氧化物-聚苯胺复合纳米线、纳米管。

本发明提出了一种可调节合成钼氧化物-聚苯胺复合纳米线及纳米管的方法，将钼氧化物与聚苯胺在纳米尺度复合，组装形成一维复合纳米线及纳米管。

具体而言，本发明的制备钼氧化物-聚苯胺复合纳米线及纳米管的方法，其特征在于，以钼酸盐作为钼源，通过与苯胺的相互作用，首先得到氧化钼-苯胺杂化纳米线前驱体，在氧化剂的引发下，通过调节体系的pH值，分别得到钼氧化物-聚苯胺复合纳米线或纳米管。

其包括如下步骤：

(1)将钼酸盐溶解于蒸馏水中，制得钼酸盐溶液；

(2)将苯胺注入上述溶液；

(3)逐滴加入无机酸，至白色沉淀出现；

(4)将上述反应放置在油浴中反应，得氧化钼-苯胺杂化纳米线前驱体产物；

(5)将得到的氧化钼-苯胺杂化纳米线前驱体产物洗涤、抽滤、烘干；

(6)将上述前驱体产物溶于聚电解质溶液，离心后加入蒸馏水或直接溶于蒸馏水溶剂中；

(7)加入聚合引发剂过硫酸铵或六水合三氯化铁；

(8)无机酸调节上述溶液pH值，室温反应，不同pH值条件制得钼氧化物-聚苯胺复合纳米产物。

本发明步骤(1)中，钼酸盐选自钼酸铵、钼酸钠或钼酸钾，所述的钼酸盐溶液以钼原子计算，其摩尔浓度为0.01～3.0mol/L。

本发明步骤(2)中，苯胺与钼原子的摩尔比12.0～1.0。

本发明步骤(3)中，无机酸选自盐酸、硝酸或硫酸，白色沉淀出现时溶液pH 4～5。

本发明步骤(4)中，油浴温度30～60℃，反应时间4～24小时。

本发明步骤(5)中，产物用无水乙醇洗涤数遍，烘干温度为室温至80℃。