[发明专利]一种聚苯胺@银纳米线/聚酰亚胺多孔梯度复合薄膜、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种聚苯胺@银纳米线/聚酰亚胺多孔梯度复合薄膜、制备方法及应用，包括共混物的制备，第一次旋涂，第二次旋涂，固化，模板的去除，表面亲水性处理，分散液中处理，去离子水和乙醇洗涤多次，真空干燥，最后得到聚苯胺@银纳米线/聚酰亚胺梯度复合薄膜。与现有技术相比，本发明的有益效果为：其多孔结构有效增加了复合薄膜的比表面积，其梯度结构保证了复合薄膜良好的力学性能；负载聚苯胺后的梯度复合薄膜，实现了敏感材料三维网络的构筑，对目标气体的吸附活性位点大大增加；具有对NO₂响应灵敏、柔性好、力学强度高等优点。

技术领域

本发明涉及一种柔性气体传感器专用的复合薄膜，具体涉及一种聚苯胺@银纳米线/聚酰亚胺多孔梯度复合薄膜、制备方法及应用。

背景技术

随着柔性气体传感器在可穿戴设备、食品健康环境监控等方面具有优于传统气体传感器的优势和广阔的应用前景。柔性气体传感器的核心部件是敏感材料和柔性基体，目前的研究是通过化学沉积，喷涂等方法，在柔性基底上沉积一层敏感材料，但是，该结构会造成其在使用过程中发生敏感材料层的断裂，或从柔性基底上脱落的现象，从而导致气体传感性能丧失。因此，提高敏感材料和柔性基底之间的相互作用，对于提高柔性气体传感器的性能具有重要意义。但是将敏感材料包埋于柔性基体中，会阻碍敏感材料与气体的接触。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种聚苯胺@银纳米线/聚酰亚胺多孔梯度复合薄膜、制备方法及应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种聚苯胺@银纳米线/聚酰亚胺多孔梯度复合薄膜制备方法，包括如下操作步骤：

(1)共混物的制备：将0.1～1g氯化钠和0.05～0.2g银纳米线加入到聚酰胺酸/二甲基甲酰胺溶液中，持续搅拌使分散均匀，形成共混物；

(2)第一次旋涂：将上述共混物在玻璃基底上旋涂成膜，其中，转速为700rmp/s，时间为70s；

(3)第二次旋涂：将未掺杂氯化钠和银纳米线的聚酰胺酸/二甲基甲酰胺溶液旋涂于上述膜上，其中，转速为700rmp/s，时间50s；

(4)固化：接着进行升温固化，其中，

在100℃条件下维持10min，接着在150℃条件下维持20min，接着在180℃条件下维持15min，接着在200℃条件下维持10min，然后自然冷却至室温，得到复合薄膜；

(5)模板的去除：将上述复合薄膜浸于去离子水中，维持搅拌48h，取出后用去离子水冲洗，得到银纳米线/聚酰亚胺多孔梯度复合薄膜；

(6)表面亲水性处理：接着，将步骤(5)中所制得的银纳米线/聚酰亚胺多孔梯度复合薄膜浸入浓度为0.01～0.1mol/L聚苯乙烯磺酸钠溶液中处理30min，得到亲水处理后的银纳米线/聚酰亚胺多孔梯度复合薄膜；

(7)将0.5～1.5ml苯胺和浓度为0.1mol/L、体积为0.5～1ml的HCl，加入100ml去离子水中，保持0～4℃并持续搅拌，得到分散液；

将上述步骤(6)中亲水处理后的银纳米线/聚酰亚胺多孔梯度复合薄膜置于上述分散液中，再逐滴加入体积为2～8ml、浓度为0.1g/ml的(NH₄)₂S₂O₈水溶液，期间维持温度和搅拌速度不变；

待滴加完毕后，持续搅拌12～24h后将薄膜取出，分别经去离子水和乙醇洗涤多次后，在60℃条件下真空干燥，得到聚苯胺@银纳米线/聚酰多孔亚胺梯度复合薄膜。

进一步的，所述步骤(1)中的聚酰胺酸/二甲基甲酰胺溶液的黏度为500～1500cP；所述氯化钠、聚酰胺酸与银纳米线的质量比为0.1～1.1∶1∶0.25～0.8；所述形成的共混物的黏度为1500～2500cP。