一種以果糖為模板制備導電聚苯胺納米管的方法
【專利摘要】本發明公開了一種以果糖為模板制備導電聚苯胺納米管的方法。稱取果糖加入到盛有30 mL去離子水的燒瓶中，室溫攪拌0.5 h后，將燒瓶轉置于冰水浴中，然后向燒瓶中加入1 mL苯胺和10 mL 1 mol/L的鹽酸溶液，在冰水浴的條件下攪拌1h，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入過硫酸銨溶液，在冰水浴的條件下攪拌12 h，隨后用去離子水對反應物進行洗滌、抽濾，直至濾液呈中性，所得濾餅在50 ℃的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得導電聚苯胺納米管。本發明方法制備過程簡單、環保、可靠，原料來源廣泛、成本低廉，適合工業化生產，且所制得的導電聚苯胺納米管具有規整結構、低電阻和高比電容。
【專利說明】
一種以果糖為模板制備導電聚苯胺納米管的方法
技術領域
[0001]本發明屬于導電高分子材料制備技術領域。特別涉及一種以果糖為模板制備導電聚苯胺納米管的方法。該方法以果糖為模板，苯胺通過自組裝以及原位聚合制備出具有納米管狀結構的導電聚苯胺。
【背景技術】
[0002]聚苯胺作為一種常見的導電聚合物，由于其制備簡單，成本低廉，以及具有良好的環境穩定性和獨特的物理和化學性質，常常被用于超級電容器、電池、傳感器以及防腐領域，得到了世界各國科研工作者的大力關注。特別是具有納米結構的導電聚苯胺，由于其粒徑極小、比表面積大、極快的電子轉移速率等性質，賦予了納米導電聚苯胺材料具有傳統塊體所不具備的許多獨特性能。
[0003]聚苯胺納米管能夠為電解質離子的擴散和移動提供便捷的通道，縮短離子運輸的距離，從而提高離子與電極發生氧化還原反應的效率，受到了科研工作者的關注和研究。譬如以軟模板法制備導電聚苯胺納米管(z.J.Gu, et al, Synthesis of polyanilinenanotubes with controlled rectangular or square pore shape.Mater.Lett.2014,121,12-14; H.J.Yin , et al, Synthesis of high-performance one-dimens1nal polyaniline nanostructures using dodecylbenzene sulfonic acid assoft template.Mater.Lett.2011,65,850-853; M.M.Sk, et al, Synthesis ofpolyaniline nanotubes using the self-assembly behav1r of vitamin C: amechanistic study and applicat1n in electrochemical supercapacitors.J.Mater.Chem.A 2014,2,2830-2838.)以及無模板法制備導電聚苯胺納米管(Z.Z.Huang,et al, Preparat1n of polyaniline nanotubes by a template-free self-assemblymethod.Mater.Lett.2011，65，2015-2018.)，上述各種軟模板法制備的聚苯胺納米管具有規整的管狀結構且具有較好的電化學性能，但在工業化生產中存在一定的難度。無模板法制備聚苯胺具有環保、簡單等優點，但是所得聚苯胺納米管的管徑大小無法可控且不規整，在一定程度上影響了聚苯胺的電化學性能。
[0004]果糖是一種全天然的新糖類，具有良好的水溶性，且相對于以上各種方法具有來源廣泛(廣泛存在于天然的水果和谷物中)、價格低廉等優點，尤其是其分子鏈上的羥基可與苯胺分子形成強的氫鍵，適合作為制備納米管狀材料的模板。以果糖作模板制備聚苯胺納米管是一種簡單且環保的制備方法，所得聚苯胺納米管的結構規整且具有良好的電化學性能，是一種理想的超級電容器電極材料，尤其是適合工業化生產。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種以果糖為模板制備導電聚苯胺納米管的方法。
[0006]具體步驟為:
稱取果糖加入到盛有30 mL去離子水的燒瓶中，室溫攪拌0.5 h后，將燒瓶轉置于冰水浴中，然后向燒瓶中加入I mL苯胺和10 mL I mol/L的鹽酸溶液，在冰水浴的條件下攪拌Ih，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入過硫酸銨溶液，在冰水浴的條件下攪拌12 h，隨后用去離子水對反應物進行洗滌、抽濾，直至濾液呈中性，所得濾餅在50 °C的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得導電聚苯胺納米管。
[0007]所述果糖與苯胺的物質的量比為1:1?15;所述過硫酸銨與苯胺的物質的量比為1:1o
[0008]本發明方法具有以下優點:
本發明方法制備過程簡單、環保、可靠，原料來源廣泛、成本低廉，適合工業化生產，且所制得的導電聚苯胺納米管具有規整結構、低電阻和高比電容。
[0009]本發明方法利用果糖分子上大量的羥基與苯胺分子形成氫鍵來制備具有納米管狀結構的導電聚苯胺，納米管狀結構可為電解質離子的擴散和移動提供良好的通道，使離子能夠與電極材料充分的發生氧化還原反應，增大了材料的比電容、降低了內阻，從而獲得具有良好電化學性能的納米管狀結構聚苯胺，本發明方法制備的聚苯胺納米管比未使用模板制備的聚苯胺具有高的比電容量和好的耐大電流性能，是一種理想的超級電容器電極材料。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明實施例7中制得的導電聚苯胺納米管在不同掃描速度下的循環伏安圖。
[0011]圖2是本發明實施例7中制得的導電聚苯胺納米管在不同電流密度下的恒流充放電圖。
[0012]圖3是本發明實施例7中制得的導電聚苯胺納米管的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0013]實施例1:
稱取0.132g果糖加入到盛有30 mL去離子水的燒瓶中，室溫攪拌0.5 h后，將燒瓶轉置于冰水浴中，然后向燒瓶中加入I mL苯胺和10 mL I mol/L的鹽酸溶液，在冰水浴的條件下攪拌lh，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入過硫酸銨溶液，在冰水浴的條件下攪拌12h，隨后用去離子水對反應物進行洗滌、抽濾，直至濾液呈中性，所得濾餅在50 °(:的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得導電聚苯胺納米管。
[0014]所述果糖與苯胺的物質的量比為1:15;過硫酸銨與苯胺的物質的量比為1:1。
[0015]實施例2:
稱取0.164g果糖加入到盛有30 mL去離子水的燒瓶中，室溫攪拌0.5 h后，將燒瓶轉置于冰水浴中，然后向燒瓶中加入I mL苯胺和10 mL I mol/L的鹽酸溶液，在冰水浴的條件下攪拌lh，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入過硫酸銨溶液，在冰水浴的條件下攪拌12h，隨后用去離子水對反應物進行洗滌、抽濾，直至濾液呈中性，所得濾餅在50 °(:的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得導電聚苯胺納米管。
[0016]所述果糖與苯胺的物質的量比為1:12;過硫酸銨與苯胺的物質的量比為1:1。
[0017]實施例3: 稱取0.219g果糖加入到盛有30 mL去離子水的燒瓶中，室溫攪拌0.5 h后，將燒瓶轉置于冰水浴中，然后向燒瓶中加入I mL苯胺和10 mL I mol/L的鹽酸溶液，在冰水浴的條件下攪拌lh，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入過硫酸銨溶液，在冰水浴的條件下攪拌12h，隨后用去離子水對反應物進行洗滌、抽濾，直至濾液呈中性，所得濾餅在50 °(:的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得導電聚苯胺納米管。
[0018]所述果糖與苯胺的物質的量比為1:9;過硫酸銨與苯胺的物質的量比為1:1。
[0019]實施例4:
稱取0.329g果糖加入到盛有30 mL去離子水的燒瓶中，室溫攪拌0.5 h后，將燒瓶轉置于冰水浴中，然后向燒瓶中加入I mL苯胺和10 mL I mol/L的鹽酸溶液，在冰水浴的條件下攪拌lh，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入過硫酸銨溶液，在冰水浴的條件下攪拌12h，隨后用去離子水對反應物進行洗滌、抽濾，直至濾液呈中性，所得濾餅在50 °(:的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得導電聚苯胺納米管。
[0020]所述果糖與苯胺的物質的量比為1:6;過硫酸銨與苯胺的物質的量比為1:1。
[0021]實施例5:
稱取0.493g果糖加入到盛有30 mL去離子水的燒瓶中，室溫攪拌0.5 h后，將燒瓶轉置于冰水浴中，然后向燒瓶中加入I mL苯胺和10 mL I mol/L的鹽酸溶液，在冰水浴的條件下攪拌lh，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入過硫酸銨溶液，在冰水浴的條件下攪拌12h，隨后用去離子水對反應物進行洗滌、抽濾，直至濾液呈中性，所得濾餅在50 °(:的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得導電聚苯胺納米管。
[0022]所述果糖與苯胺的物質的量比為1:4;過硫酸銨與苯胺的物質的量比為1:1。
[0023]實施例6:
稱取0.658g果糖加入到盛有30 mL去離子水的燒瓶中，室溫攪拌0.5 h后，將燒瓶轉置于冰水浴中，然后向燒瓶中加入I mL苯胺和10 mL I mol/L的鹽酸溶液，在冰水浴的條件下攪拌lh，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入過硫酸銨溶液，在冰水浴的條件下攪拌12h，隨后用去離子水對反應物進行洗滌、抽濾，直至濾液呈中性，所得濾餅在50 °(:的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得導電聚苯胺納米管。
[0024]所述果糖與苯胺的物質的量比為1:3;過硫酸銨與苯胺的物質的量比為1:1。
[0025]實施例7:
稱取1.973g果糖加入到盛有30 mL去離子水的燒瓶中，室溫攪拌0.5 h后，將燒瓶轉置于冰水浴中，然后向燒瓶中加入I mL苯胺和10 mL I mol/L的鹽酸溶液，在冰水浴的條件下攪拌lh，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入過硫酸銨溶液，在冰水浴的條件下攪拌12h，隨后用去離子水對反應物進行洗滌、抽濾，直至濾液呈中性，所得濾餅在50 °(:的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得導電聚苯胺納米管。
[0026]所述果糖與苯胺的物質的量比為1:1;過硫酸銨與苯胺的物質的量比為1:1。
【主權項】
1.一種以果糖為模板制備導電聚苯胺納米管的方法，其特征在于具體步驟為: 稱取果糖加入到盛有30 mL去離子水的燒瓶中，室溫攪拌0.5 h后，將燒瓶轉置于冰水浴中，然后向燒瓶中加入I mL苯胺和10 mL I mol/L的鹽酸溶液，在冰水浴的條件下攪拌Ih，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴加入過硫酸銨溶液，在冰水浴的條件下攪拌12 h，隨后用去離子水對反應物進行洗滌、抽濾，直至濾液呈中性，所得濾餅在50 °C的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得導電聚苯胺納米管； 所述果糖與苯胺的物質的量比為I: I?15;所述過硫酸銨與苯胺的物質的量比為1:1。
【文檔編號】C08G73/02GK105949460SQ201610422483
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】樊新, 陳韋良, 陸唯
【申請人】桂林理工大學