[发明专利]一种基于PANI-PANI纳米纤维复合气敏材料的制备方法

说明书

本发明涉及复合气敏材料制备技术领域，且公开了一种基于PANI‑PANI纳米纤维复合气敏材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一，采用静电纺丝法制备PANI纳米纤维；步骤二，采用溶液原位聚合法在PANI纳米纤维表面聚合生成具有离域π电子共轭体系的导电聚合物聚苯胺PANI。本发明解决了目前现有的基于静电纺丝法所制备的PANI纳米纤维在运用到气体传感器时，一直存在电极基底与PANI纳米纤维气敏材料的接触电阻较大，难以测定气体的技术问题。

技术领域

本发明涉及复合气敏材料制备技术领域，具体为一种基于PANI-PANI纳米纤维复合气敏材料的制备方法。

背景技术

聚苯胺(PANI)导电聚合物是具有离域π电子共轭体系的聚合物，当其掺杂后，电子或者空穴注入到单双键交替排列形成的超轨道中，使其具有导电性，并且可以通过调节掺杂程度来调节导电率大小；而当掺杂后的PANI导电聚合物与气体分子接触后，吸附的气体分子可以从其主链上得到或者失去电子，使掺杂状态发生改变而影响导电率大小，导电性能发生的改变通过转换器件将其转换为可输出的电信号，即可实现检测气体的技术目的。

PANI可以在存有氧化剂的质子酸溶液中通过苯胺制备，也可以恒电压下或者循环电势下的质子酸溶液或者有机溶剂中合成，前者一般称为化学法，后者为电化学法。典型的PANI制备在盐酸溶液中由过硫酸铵(APS)作为氧化剂引发苯胺聚合，但是制得的PANI难溶于普通溶剂，不易成膜，而且熔融加工时也不稳定，制约了其在气体传感器方面的应用。

而基于静电纺丝法得到的PANI纳米纤维和传统的薄膜或者多孔材料相比，具有更大的比表面积体积比，因此有利于气体的吸附和脱吸附，可以提高气体传感器的响应特性，如响应时间、灵敏度和稳定性等。但是基于静电纺丝法所制备的PANI纳米纤维在运用到气体传感器时，一直存在传感器的基底和PANI纳米纤维的接触电阻较大，导致难以测定的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于PANI-PANI纳米纤维复合气敏材料的制备方法，解决了目前现有的基于静电纺丝法所制备的PANI纳米纤维在运用到气体传感器时，一直存在电极基底与PANI纳米纤维气敏材料的接触电阻较大，难以测定气体的技术问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于PANI-PANI纳米纤维复合气敏材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：采用静电纺丝法制备PANI纳米纤维；

步骤二：采用溶液原位聚合法在PANI纳米纤维表面聚合生成具有离域π电子共轭体系的导电聚合物聚苯胺PANI。

优选的，所述步骤一中，静电纺丝以铜板为收集板，在收集板上沉积静电纺丝制得PANI纳米纤维。

优选的，所述步骤一中，静电纺丝电压为20KV、溶液流速为0.2～0.6ML/h。

优选的，所述掺杂酸包括甲苯磺酸TSA、磺基水杨酸SSA、盐酸HCl中的一种或几种。

(三)有益的技术效果

与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：

本发明先采用静电纺丝法制备PANI纳米纤维，再采用溶液原位聚合法在PANI纳米纤维表面生成具有离域π电子共轭体系的导电聚合物聚苯胺PANI，PANI纳米纤维表面的聚苯胺PANI有效地降低了电极基底与PANI纳米纤维气敏材料的接触电阻；