[发明专利]铁氰化物掺杂聚苯胺复合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁氰化物掺杂聚苯胺复合物的制备方法。

背景技术

在20世纪中发展起来的众多的功能高分子中，导电高分子为最突出的代表之一.而在众多的导电聚合物中，聚苯胺(PAni)因具有其特殊的质子掺杂性、良好可逆的氧化还原性，较好的环境稳定性，掺杂导电率较高以及易于大量生产和廉价易得引起了广泛的关注，被认为是最有实际商业应用前景的导电高分子之一，普鲁士蓝的过渡金属类似物（MHCF）有较好的离子交换性能，可用于提高物质导电性，用于生物电极的研究。

导电聚合物进行掺杂的方法有三种：一是像半导体材料掺杂的方法一样，在聚合物中加入第二种具有不同氧化态的物质从而来改变材料的导电性质；二是通过电化学氧化或还原反应在电极表面制备聚合物材料，在此过程中来直接改变聚合物的荷电状态。三是电荷注入掺杂，通过不同的电子注入方法，把电子直接将注入到聚合物分子中。一般把电子加入到聚合物分子中的空轨道中，或者从占有轨道中拉出电子，从而改变现有π电子能带的能级。

导电聚合物/无机纳米材料既有纳米材料的表面效应，小尺寸效应，宏观量子隧道效应，量子尺寸效应，又有导电聚合物本身的优点，导电聚苯胺是有发展前景的导电聚合物，在生物电极领域有应用可能性，希望随着我们研究的深入，能够制备出性能更好的新型的导电聚合物复合纳米材料，将导电聚合物纳米材料应用范围扩大。

发明内容

本发明目的针对于现有技术所存在的问题和不足，旨在合成铁氰化物掺杂聚苯胺的复合物,具有操作简单，条件温和，设备简易等特点。为基于导电聚合物的复合材料开辟了新的发展前景。

铁氰化物掺杂聚苯胺复合物的制备方法，包括如下步骤：

1）MHCF的制备：将50-100mL浓度为20-40mmol/L的金属硫酸盐的溶液逐滴加到等体积、等浓度的K₃Fe(CN)₆的硫酸溶液中，获得制备金属离子的铁氰化物混合溶液；

所述的金属硫酸盐是CoSO₄、CuSO₄、CeSO₄或者NiSO₄等能与铁氰化物生成沉淀的硫酸盐；

以上金属硫酸盐的溶液所采用的溶剂均为0.5mol/L的H₂SO₄水溶液；

以上金属硫酸盐的硫酸溶液含有1mol/L NaCl；

2）PAni/CoHCF的制备：将50mL浓度为0.4mmol/mL的苯胺的硫酸溶液以及同体积、等浓度的过硫酸铵硫酸溶液依次滴加到金属离子的铁氰化物混合溶液中；反应12-24小时候后，将得到的沉淀过滤，依次用1mol/L NaCl和二次蒸馏水洗涤，烘干得到铁氰化物掺杂聚苯胺复合物。反应18-24h时制备的复合物表面形貌最佳、导电性能最佳，综合考虑，反应时间设定为18-24小时。

也可以采用先将苯胺单体、过硫酸铵制得聚合聚苯胺混合溶液，然后将聚苯胺混合溶液加入含有铁氰化钴反应溶液中的方式制备铁氰化物掺杂聚苯胺复合物；铁氰化钴和苯胺本体复合的最佳摩尔比为2:10，能实现的摩尔比范围是1：100-1：1。

苯胺单体、氧化剂过硫酸铵聚合制得铁氰化物掺杂聚苯胺的过程如下：将100mL浓度为0.5mol/L的过硫酸铵的H₂SO₄溶液（溶剂是0.5mol/L的H₂SO₄水溶液）逐滴滴加到等体积等浓度的苯胺的H₂SO₄溶液（溶剂同过硫酸铵）中，搅拌12-24小时，将得到的沉淀过滤，二次蒸馏水洗涤，烘干得到聚苯胺。

本发明的制备方法具有反应条件温和，操作简单的特点，获得的铁氰化物掺杂聚苯胺复合物，导电性提高等特点，可用于导电高分子复合功能材料、复合电极材料、光电催化功能材料等领域。

附图说明

图1为(a)PAni/CuHCF（实施例2所得）、(b)PAni/CoHCF（实施例1所得）、(c)PAni/CeHCF（实施例6所得）和(d)PAni/NiHCF（实施例5所得）的扫描电镜图；从图中可知：制备图1中四个复合物样品的步骤（2）的反应时间均为18h，所得4种铁氰化物掺杂聚苯胺复合物，外形均呈球形，尺寸在微纳米范围，颗粒细致均匀，有微弱的团聚现象。其中，PAni/CeHCF的颗粒最为细致均匀，粒子的分散度最好，而且粒径较小。