[发明专利]一种网络状聚苯胺导电活性材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，特别涉及一种网络状聚苯胺导电活性材料的制备方法。该方法利用植酸的自组装性质，以植酸作为聚合活性位点，制备具有良好电化学性能的网络状聚苯胺导电活性材料。

背景技术

导电活性聚合物由于合成简单、成本低廉以及高的赝电容，能够有效改善储能装置的电化学性能，得到了世界各国科研工作者的大力关注。作为导电活性聚合物的一种，聚苯胺具有好的化学环境稳定性，极快的氧化还原速率以及独特的酸掺杂/脱掺杂机理，受到了科研工作人员的大力关注。

具有网络状结构的聚苯胺，具有很大的比表面积、能够为电解质离子提供较短的运输通道的孔道结构，以及较好的机械性能，是一种理想的储能材料。制备网络状聚苯胺的方法一般分为硬模板法和软模板法。硬模板法是一种能够有效控制聚苯胺形貌的方法，但是这种方法需要通过后处理来除去模板，且除去模板的步骤繁琐，甚至有可能破坏聚苯胺已经形成的结构。王等以细菌纤维素为模板制备细菌纤维素/聚苯胺复合材料(Wang H, Zhu E, Yang J, et al. Bacterial cellulose nanofiber-supported polyaniline nanocomposites with flake-shaped morphology as supercapacitor electrodes[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2012, 116(24): 13013-13019.)，制备的复合材料用作超级电容器电极材料，通过电化学测试，测得电流密度为0.2A/g时，材料比电容为273 F/g。

软模板法是一种通过分子自组装过程获得一定空间结构的分子、并以此分子为模板进行聚合的一种方法，该方法成本低廉、操作简单，引起了人们的兴趣。虽然与硬模板相比，使用软模板形成的网状聚苯胺的形貌不容易控制，但是我们可以通过改变反应物的配比以及聚合的条件来控制聚苯胺的形貌，从而制备网络状聚苯胺导电活性材料。

本发明以植酸作软模板，利用植酸的自组装行为、并以植酸作为聚合活性位点进行聚苯胺的氧化聚合；同时，通过优化苯胺和植酸的比例，制备具有形貌均一、良好电化学性能的网络状聚苯胺导电活性材料。本思路未见文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种网络状聚苯胺导电活性材料的制备方法。

本发明的思路：利用植酸的结构特性，植酸分子通过氢键自组装成网络状的结构，然后苯胺单体以植酸分子中的羟基为聚合活性位点进行氧化聚合，制备出具有网络结构的聚苯胺导电活性材料。

具体步骤为：

(1)将0.5ml的苯胺超声分散于盛有50mL去离子水的烧杯中，超声分散1小时，使其分散均匀，制得苯胺超声分散液。

(2)称取植酸加入到步骤(1)制备的苯胺超声分散液中，超声分散1小时后，制得的苯胺-植酸混合液，然后将制得的苯胺-植酸混合液移至烧瓶中，并将烧瓶放置于冰水浴中，使苯胺-植酸混合液的温度降至0-5℃；所称取的植酸与步骤(1)中苯胺用量的摩尔比为1:9、1:7、1:5、1:3、1:2、1:1和2:1中的一种。

(3)称取过硫酸铵和5mL 浓度为1摩尔/升的盐酸溶液，加入到盛有50mL去离子水的烧杯中，混合均匀，制得混合溶液；所称取的过硫酸铵与步骤(1)中苯胺用量的摩尔比为1。

(4)将步骤(3)制得的混合溶液逐滴加入到步骤(2)制得的苯胺-植酸混合液中，聚合反应6小时后，用去离子水进行抽滤洗涤，直至滤液呈中性，将所得滤饼放置于50℃的真空干燥箱中，干燥24小时，最后研磨收集，即制得网络状聚苯胺导电活性材料。

本发明方法制备工艺简单、绿色环保，且所制备的网状聚苯胺材料形貌均一、具有较高的比表面积和良好的电化学性能。

附图说明

图1是本发明实施例3制备的网络状聚苯胺导电活性材料的SEM图。

图2是本发明实施例4制备的网络状聚苯胺导电活性材料的SEM图。

图3是本发明实施例3制备的网络状聚苯胺导电活性材料在不同电流密度时测试的恒流充放电曲线。

图4是本发明实施例3制备的网络状聚苯胺导电活性材料在扫描速率为5mV/s时测试的循环伏安曲线。

具体实施方式

实施例1：

(1)将0.5ml的苯胺超声分散于盛有50mL去离子水的烧杯中，超声分散1小时，使其分散均匀，制得苯胺超声分散液。