一種納米金/聚酰亞胺復合薄膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于復合材料領域，具體涉及一種納米金/聚酰亞胺復合薄膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著現代科學技術的飛速發展，人們對材料的種類和性能提出來更高的要求。納米金作為納米材料的一種，它除了具有小尺寸效應、表面界面效應、量子尺寸效應等一般納米材料所具有的性質外，還具有良好的生物相容性、抗氧化性和催化性能。近年來，硝基苯酚和硝基苯酚類化合物對水體的污染引起了人們的廣泛關注，我國將其列為水中需優先控制的污染之一。由于納米金催化材料的優異催化性能，它日益成為催化還原硝基苯酚的一種高效、快速和環境友好的催化材料;合成高度分散、尺寸均一、穩定、易分離及可回收重復利用的納米金催化材料是該領域的研究重點。聚酰亞胺(PI)具有很好的耐候性、耐酸堿、耐高溫、耐輻射以及良好的機械性能。本實驗將納米金和聚酰亞胺通過化學鍵作用復合在一起，使得納米金在基體材料中均勻的分散，很好地抑制了納米金粒子的團聚，這樣不僅可以增強聚酰亞胺的耐熱性能，機械強度等，而且大大地擴展了納米金在催化應用中的使用環境，很好提高了納米金重復使用的效率。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種納米金/聚酰亞胺復合薄膜及其制備方法，其可以很好的綜合突出納米金和聚酰亞胺兩種材料的優勢且協同增效作用明顯，增強聚酰亞胺的耐熱性和機械強度，使納米金更好的分散，催化效率、重復使用能力、不同環境中的適用性等均有效加強。
[0004]本發明解決上述技術問題的技術方案如下:本發明提供一種納米金/聚酰亞胺復合薄膜，由巰基乙胺穩定的納米金粒子和酸酐基封端的聚酰亞胺通過巰基乙胺的氨基與所述聚酰亞胺的酸酐基之間的酰胺化反應復合而成，所述巰基乙胺穩定的納米金粒子和酸酐基封端的聚酰亞胺的重量比例為0.065-0.327:100。
[0005]具體的，所述巰基乙胺穩定的納米金粒子的粒徑為30-60nm。
[0006]具體的，所述酸酐基封端的聚酰亞胺由4，4_二氨基二苯醚、雙酚A型二醚二酐和4，4-聯苯醚二酐按照2:1:1的摩爾比共聚、之后再加入摩爾數為所述4，4-聯苯醚二酐0.1-0.2倍的雙酸A型二醚二酐封端、最后進行化學亞胺化制成。
[0007]本發明還提供一種制備上述納米金/聚酰亞胺復合薄膜的方法，包括如下步驟:
[0008]S1.巰基乙胺穩定的納米金粒子的匪P溶液制備:將適量NaBH4的乙醇溶液、氯金酸的乙醇溶液和巰基乙胺的乙醇溶液在常溫下攪拌混合并充分反應，得巰基乙胺穩定的納米金粒子的乙醇溶液，再加入適量匪P溶劑，充分攪拌后旋轉蒸發掉乙醇，得到巰基乙胺穩定的納米金粒子的NMP溶液，其中納米金粒子的濃度為0.55-1.25g/L，所述巰基乙胺穩定的納米金粒子的粒徑為30-60nm;
[0009]S2.酸酐基封端的聚酰亞胺的制備:配制4，4-二氨基二苯醚的NMP溶液，其中4，4_二氨基二苯醚濃度為0.15-0.25mol/L，在4，4_二氨基二苯醚的NMP溶液中加入摩爾數均為所述4，4-二氨基二苯醚0.5倍的雙酸A型二醚二酐和4，4-聯苯醚二酐固體粉末，室溫且氮氣保護下攪拌混合并充分反應，繼續加入摩爾數為所述4，4-聯苯醚二酐0.1-0.2倍的雙酚A型二醚二酐進行酸酐基封端，得到酸酐基封端的聚酰胺酸溶液，加入適量乙酸酐和吡啶，所述乙酸酐及吡啶的摩爾數分別為所述4，4_聯苯醚二酐9-11倍和5-7倍，室溫下充分攪拌，加熱充分反應進行化學亞胺化，得到黃色粘稠溶液，無水乙醇沉析，抽濾并充分干燥得到酸酐基封端的聚酰亞胺；
[0010]S3.納米金/聚酰亞胺復合薄膜的制備:配制S2中制備的酸酐基封端的聚酰亞胺的NMP溶液，其濃度為75-100g/L，將SI中制備的巰基乙胺穩定的納米金粒子的NMP溶液和酸酐基封端的聚酰亞胺的匪P溶液按照1-4:5的體積比混合，室溫下充分攪拌，將得到的粘稠液體在玻璃板或硅膠板上流延成膜，之后在80、100、150、180、220、250和280 °C的溫度下各烘
8、2、2、2、1、2/3和2/3小時，得到納米金/聚酰亞胺復合薄膜。
[0011 ] 具體的，SI中NaBH4的乙醇溶液、氯金酸的乙醇溶液和巰基乙胺的乙醇溶液的濃度依次為2mo I/L、0.13-0.17g/L、2mo I/L。
[0012]具體的，所述NaBH4的乙醇溶液、氯金酸的乙醇溶液和巰基乙胺的乙醇溶液按照1:1:600的體積比混合。
[0013]具體的，所述氯金酸的乙醇溶液由氯金酸水溶液和無水乙醇按照1:600的體積比混合制得，所述氯金酸水溶液的濃度為80-100g/L。
[0014]優選的，S2中加熱充分反應進行化學亞胺化的過程為，在60、80和100°C的溫度下分別各反應6、2和2小時。
[0015]優選的，S2中乙酸酐和吡啶的摩爾比為2:1。
[0016]優選的，S3中得到的納米金/聚酰亞胺復合薄膜的厚度為0.25-lmm。
[0017]本發明與現有技術相比具有如下特點:
[0018]I)目前大部分納米金粒子與載體之間都是通過物理共混的方法而復合的，而此種方法往往由于共混物的小尺寸效應而較易發生團聚，不僅使納米金的催化性能降低，并且使基體材料的原有性能也有所下降；而在本發明中，納米金粒子與聚酰亞胺之間是通過酰亞胺鍵的作用而結合在一起的，化學鍵的作用力遠遠大于物理共混作用，納米金粒子不易脫附，這樣有效的減少了納米金粒子的團聚，不僅保證了納米金粒子在催化應用中的催化效率和循環使用次數，也使得作為基體材料的聚酰亞胺的機械性能、耐熱性能等有所增強。
[0019]2)聚酰亞胺具有很好的耐候性、耐酸堿、耐高溫、耐輻射以及良好的機械性能，以其作為基體材料可以使納米金粒子用于更多的催化環境，即其適用性增強。
[0020]3)金納米粒子通過化學鍵作用與基體材料聚酰亞胺復合，金納粒子在該復合薄膜中分散均勻，該復合薄膜的電學性能可隨著金納米粒子含量的變化而得到調整，其極可能成為一種有潛在應用及研究價值的半導體或導體材料。
【附圖說明】
[0021]圖1為XRD圖譜，其中b為本發明制備的納米金/聚酰亞胺復合薄膜的XRD曲線，a為未復合納米金的聚酰亞胺薄膜的XRD曲線；
[0022]圖2為納米金/聚酰亞胺復合薄膜(AuNPs/PI)和未復合納米金的聚酰亞胺薄膜(PI)的熱重分析曲線；
[0023]圖3為納米金/聚酰亞胺復合薄膜催化2-硝基苯胺時監測到的紫外圖譜；
[0024]圖4為以未復合納米金的聚酰亞胺復合薄膜為對照催化2-硝基苯胺時監測到的紫外圖譜；
[0025]圖5為納米金/聚酰亞胺復合薄膜的制備路線。
【具體實施方式】
[0026]下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能一次限定本發明的保護范圍。
[0027]本發明中所使用的方法，如無特殊規定，均為常規方法，本發明所使用的試劑，如無特殊規定，均為市售產品。
[0028]實施例1
[0029]一種制備上述納米金/聚酰亞胺復合薄膜的方法，包括如下步驟:
[0030]S1.巰基乙胺穩定的納米金粒子的NMP溶液制備:將500uL氯金酸水溶液(93g/L)加入到300mL無水乙醇溶液，然后將ImmoI的巰基乙胺溶解在500uL無水乙醇溶液中，加入到上述溶液中充分攪拌30min，Immol的NaBH4溶解在500uL無水乙醇中并加入到混合溶液中，溶液顏色瞬間由黃色變為酒紅色，恒速攪拌I小時，再加入