CN104119530B - 一种导电聚苯胺纳米管的制备方法 - Google Patents

一种导电聚苯胺纳米管的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104119530B
CN104119530B CN201410376418.2A CN201410376418A CN104119530B CN 104119530 B CN104119530 B CN 104119530B CN 201410376418 A CN201410376418 A CN 201410376418A CN 104119530 B CN104119530 B CN 104119530B
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
polyaniline
flask
aniline
milliliter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410376418.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104119530A (zh
Inventor
樊新
杨哲伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guilin University of Technology
Original Assignee
Guilin University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin University of Technology filed Critical Guilin University of Technology
Priority to CN201410376418.2A priority Critical patent/CN104119530B/zh
Publication of CN104119530A publication Critical patent/CN104119530A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104119530B publication Critical patent/CN104119530B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开了一种导电聚苯胺纳米管的制备方法。将苯胺分散在含有不同比例尿素的水溶液中,在冰水浴的条件下,充分搅拌,得到均匀的混合溶液。然后逐滴加入氧化引发剂——过硫酸铵,引发苯胺聚合,在搅拌条件下反应12小时,随后用2毫升1摩尔/升的盐酸溶液对生成物进行掺杂,得到具有管状结构的导电聚苯胺纳米管。本发明制备的聚苯胺纳米管的比电容比聚苯胺的大很多,所制备的聚苯胺纳米管具有规整的管状结构及良好的电化学性能,是一种理想的超级电容器电极材料,尤其是适合工业化生产,并且,尿素成本低廉、来源广泛,聚苯胺纳米管制备工艺简单,该方法易于大规模推广。

Description

一种导电聚苯胺纳米管的制备方法
技术领域
本发明属于导电纳米管制备技术领域,特别涉及一种以尿素为模板,苯胺通过自组装以及原位聚合制备出具有规整结构的导电聚苯胺纳米管的方法。
背景技术
聚苯胺作为一种常见的导电聚合物,由于其制备简单,成本低廉,以及具有良好的环境稳定性和独特的物理和化学性质,常常被用于超级电容器、电池、传感器以及防腐领域,得到了世界各国科研工作者的大力关注。特别是具有纳米结构的导电聚苯胺,由于其粒径极小、比表面积大、极快的电子转移速率等性质,赋予了纳米导电聚苯胺材料具有传统块体所不具备的许多独特性能。
聚苯胺纳米管由于能够为电解质离子的扩散和移动提供便捷的通道,缩短离子运输的距离,从而提高离子与电极发生氧化还原反应的效率,受到了科研工作者的关注和研究。譬如以软模板法制备导电聚苯胺纳米管(Z.J.Gu,etal,Synthesisofpolyanilinenanotubeswithcontrolledrectangularorsquareporeshape.Mater.Lett.2014,121,12-14;H.J.Yin,etal,Synthesisofhigh-performanceone-dimensionalpolyanilinenanostructuresusingdodecylbenzenesulfonicacidassofttemplate.Mater.Lett.2011,65,850-853;M.M.Sk,etal,Synthesisofpolyanilinenanotubesusingtheself-assemblybehaviorofvitaminC:amechanisticstudyandapplicationinelectrochemicalsupercapacitors.J.Mater.Chem.A2014,2,2830-2838.)以及无模板法制备导电聚苯胺纳米管(Z.Z.Huang,etal,Preparationofpolyanilinenanotubesbyatemplate-freeself-assemblymethod.Mater.Lett.2011,65,2015-2018.),上述各种软模板法制备的聚苯胺纳米管具有规整的管状结构且具有较好的电化学性能,但在工业化生产中存在一定的难度。无模板法制备聚苯胺具有环保、简单等优点,但是所得聚苯胺纳米管的管径大小无法可控且不规整,在一定程度上影响了聚苯胺的电化学性能。
尿素具有良好的水溶性,且来源广泛,尤其是其分子间可形成大量的氢键,适合作为制备纳米材料的模板。以尿素作模板制备聚苯胺纳米管是一种简单且环保的制备方法,本思路目前未见文献报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种以尿素为模板,通过自组装技术以及原位聚合的方法制备出具有规整结构的导电聚苯胺纳米管的方法。
具体步骤为:
(1)称取尿素加入到盛有30毫升去离子水的烧瓶中,室温搅拌0.5小时后,将烧瓶转置于冰水浴中,然后向烧瓶中加入0.5毫升已提纯的苯胺和2毫升1摩尔/升的盐酸溶液,在冰水浴的条件下搅拌1小时,最后将过硫酸铵溶液逐滴滴加到烧瓶中,在冰水浴的条件下搅拌12小时,制得中间产物;所称取的尿素与所加入的苯胺的摩尔比为0~2:1,所滴加的过硫酸铵溶液中过硫酸铵与所加入的苯胺的摩尔比为1:1。
(2)用去离子水对步骤(1)制得的中间产物抽滤洗涤,直至滤液呈中性,再向滤饼中加入2毫升1摩尔/升的盐酸溶液,使聚苯胺充分掺杂,最后将滤饼置入50℃的真空干燥箱中干燥24小时,研磨收集,即制得导电聚苯胺纳米管。
本发明方法具有以下优点:
(1)本发明方法通过改变尿素与苯胺的摩尔比,可获得表面粗糙程度、管的内径以及长径比各不相同的聚苯胺纳米管材料。
(2)本发明制备的聚苯胺纳米管的比电容比聚苯胺的大很多,所制备的聚苯胺纳米管具有规整的管状结构及良好的电化学性能,是一种理想的超级电容器电极材料,尤其是适合工业化生产。
(3)尿素成本低廉、来源广泛,聚苯胺纳米管制备工艺简单,该方法易于大规模推广。
附图说明
图1是本发明实施例4制备的导电聚苯胺纳米管的SEM图和TEM图,其中(a)为SEM图,(b)为TEM图。
图2是本发明实施例1制备的导电聚苯胺纳米管与实施例6制备的导电聚苯胺在扫描速率为5mV/s时测试的循环伏安曲线;其中UREA-PANI为实施例1制备的导电聚苯胺纳米管在扫描速率为5mV/s时测试的循环伏安曲线,PANI为实施例6制备的导电聚苯胺在扫描速率为5mV/s时测试的循环伏安曲线。
具体实施方式
实施例1:
(1)称取尿素加入到盛有30毫升去离子水的烧瓶中,室温搅拌0.5小时后,将烧瓶转置于冰水浴中,然后向烧瓶中加入0.5毫升已提纯的苯胺和2毫升1摩尔/升的盐酸溶液,在冰水浴的条件下搅拌1小时,最后将过硫酸铵溶液逐滴滴加到烧瓶中,在冰水浴的条件下搅拌12小时,制得中间产物;所称取的尿素与所加入的苯胺的摩尔比为2:1,所滴加的过硫酸铵溶液中过硫酸铵与所加入的苯胺的摩尔比为1:1。
(2)用去离子水对步骤(1)制得的中间产物抽滤洗涤,直至滤液呈中性,再向滤饼中加入2毫升1摩尔/升的盐酸溶液,使聚苯胺充分掺杂,最后将滤饼置入50℃的真空干燥箱中干燥24小时,研磨,即制得导电聚苯胺纳米管。
实施例2:
(1)称取尿素加入到盛有30毫升去离子水的烧瓶中,室温搅拌0.5小时后,将烧瓶转置于冰水浴中,然后向烧瓶中加入0.5毫升已提纯的苯胺和2毫升1摩尔/升的盐酸溶液,在冰水浴的条件下搅拌1小时,最后将过硫酸铵溶液逐滴滴加到烧瓶中,在冰水浴的条件下搅拌12小时,制得中间产物;所称取的尿素与所加入的苯胺的摩尔比为1:1,所滴加的过硫酸铵溶液中过硫酸铵与所加入的苯胺的摩尔比为1:1。
(2)用去离子水对步骤(1)制得的中间产物抽滤洗涤,直至滤液呈中性,再向滤饼中加入2毫升1摩尔/升的盐酸溶液,使聚苯胺充分掺杂,最后将滤饼置入50℃的真空干燥箱中干燥24小时,研磨,即制得导电聚苯胺纳米管。
实施例3:
(1)称取尿素加入到盛有30毫升去离子水的烧瓶中,室温搅拌0.5小时后,将烧瓶转置于冰水浴中,然后向烧瓶中加入0.5毫升已提纯的苯胺和2毫升1摩尔/升的盐酸溶液,在冰水浴的条件下搅拌1小时,最后将过硫酸铵溶液逐滴滴加到烧瓶中,在冰水浴的条件下搅拌12小时,制得中间产物;所称取的尿素与所加入的苯胺的摩尔比为0.5:1,所滴加的过硫酸铵溶液中过硫酸铵与所加入的苯胺的摩尔比为1:1。
(2)用去离子水对步骤(1)制得的中间产物抽滤洗涤,直至滤液呈中性,再向滤饼中加入2毫升1摩尔/升的盐酸溶液,使聚苯胺充分掺杂,最后将滤饼置入50℃的真空干燥箱中干燥24小时,研磨,即制得导电聚苯胺纳米管。
实施例4:
(1)称取尿素加入到盛有30毫升去离子水的烧瓶中,室温搅拌0.5小时后,将烧瓶转置于冰水浴中,然后向烧瓶中加入0.5毫升已提纯的苯胺和2毫升1摩尔/升的盐酸溶液,在冰水浴的条件下搅拌1小时,最后将过硫酸铵溶液逐滴滴加到烧瓶中,在冰水浴的条件下搅拌12小时,制得中间产物;所称取的尿素与所加入的苯胺的摩尔比为0.25:1,所滴加的过硫酸铵溶液中过硫酸铵与所加入的苯胺的摩尔比为1:1。
(2)用去离子水对步骤(1)制得的中间产物抽滤洗涤,直至滤液呈中性,再向滤饼中加入2毫升1摩尔/升的盐酸溶液,使聚苯胺充分掺杂,最后将滤饼置入50℃的真空干燥箱中干燥24小时,研磨,即制得导电聚苯胺纳米管。
实施例5:
(1)称取尿素加入到盛有30毫升去离子水的烧瓶中,室温搅拌0.5小时后,将烧瓶转置于冰水浴中,然后向烧瓶中加入0.5毫升已提纯的苯胺和2毫升1摩尔/升的盐酸溶液,在冰水浴的条件下搅拌1小时,最后将过硫酸铵溶液逐滴滴加到烧瓶中,在冰水浴的条件下搅拌12小时,制得中间产物;所称取的尿素与所加入的苯胺的摩尔比为0.1:1,所滴加的过硫酸铵溶液中过硫酸铵与所加入的苯胺的摩尔比为1:1。
(2)用去离子水对步骤(1)制得的中间产物抽滤洗涤,直至滤液呈中性,再向滤饼中加入2毫升1摩尔/升的盐酸溶液,使聚苯胺充分掺杂,最后将滤饼置入50℃的真空干燥箱中干燥24小时,研磨,即制得导电聚苯胺纳米管。
实施例6:
(1)将盛有30毫升去离子水的烧瓶从室温转置于冰水浴中,然后向烧瓶中加入0.5毫升已提纯的苯胺和2毫升1摩尔/升的盐酸溶液,在冰水浴的条件下搅拌1小时,最后将过硫酸铵溶液逐滴滴加到烧瓶中,在冰水浴的条件下搅拌12小时,制得中间产物;所滴加的过硫酸铵溶液中过硫酸铵与所加入的苯胺的摩尔比为1:1。
(2)用去离子水对步骤(1)制得的中间产物抽滤洗涤,直至滤液呈中性,再向滤饼中加入2毫升1摩尔/升的盐酸溶液,使聚苯胺充分掺杂,最后将滤饼置入50℃的真空干燥箱中干燥24小时,研磨,即制得导电聚苯胺纳米管。

Claims (1)

1.一种导电聚苯胺纳米管的制备方法,其特征在于具体步骤为:
(1)称取尿素加入到盛有30毫升去离子水的烧瓶中,室温搅拌0.5小时后,将烧瓶转置于冰水浴中,然后向烧瓶中加入0.5毫升已提纯的苯胺和2毫升1摩尔/升的盐酸溶液,在冰水浴的条件下搅拌1小时,最后将过硫酸铵溶液逐滴滴加到烧瓶中,在冰水浴的条件下搅拌12小时,制得中间产物;所称取的尿素与所加入的苯胺的摩尔比为0.1~2:1,所滴加的过硫酸铵溶液中过硫酸铵与所加入的苯胺的摩尔比为1:1;
(2)用去离子水对步骤(1)制得的中间产物抽滤洗涤,直至滤液呈中性,再向滤饼中加入2毫升1摩尔/升的盐酸溶液,使聚苯胺充分掺杂,最后将滤饼置入50℃的真空干燥箱中干燥24小时,研磨,即制得导电聚苯胺纳米管。
CN201410376418.2A 2014-08-02 2014-08-02 一种导电聚苯胺纳米管的制备方法 Active CN104119530B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410376418.2A CN104119530B (zh) 2014-08-02 2014-08-02 一种导电聚苯胺纳米管的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410376418.2A CN104119530B (zh) 2014-08-02 2014-08-02 一种导电聚苯胺纳米管的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104119530A CN104119530A (zh) 2014-10-29
CN104119530B true CN104119530B (zh) 2016-04-06

Family

ID=51765185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410376418.2A Active CN104119530B (zh) 2014-08-02 2014-08-02 一种导电聚苯胺纳米管的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104119530B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104892935B (zh) * 2015-05-21 2017-03-01 安徽大学 一种合成聚苯胺纳米管的方法
CN105037717A (zh) * 2015-08-27 2015-11-11 桂林理工大学 一种以葡萄糖为模板制备导电聚苯胺纳米管的方法
CN105131282A (zh) * 2015-10-09 2015-12-09 桂林理工大学 一种以蔗糖为模板制备导电聚苯胺纳米管的方法
CN105131281A (zh) * 2015-10-09 2015-12-09 桂林理工大学 一种以木糖醇为模板制备导电聚苯胺纳米管的方法
CN105906805A (zh) * 2016-04-28 2016-08-31 桂林理工大学 一种以烟酸为模板和掺杂剂制备导电聚苯胺纳米管的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100116789A (ko) * 2009-04-23 2010-11-02 광주과학기술원 아닐린-우레아 공중합체, 이로부터 제조된 필름 및 그 제조방법
CN102504531A (zh) * 2011-11-10 2012-06-20 福州大学 一种聚苯胺纳米管及其制备方法
CN103242524A (zh) * 2013-05-16 2013-08-14 东华大学 以环糊精为模板制备聚苯胺纳米管的方法
CN103804907A (zh) * 2014-02-27 2014-05-21 南京理工大学 氮掺杂石墨烯/铁酸锌/聚苯胺纳米复合材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100116789A (ko) * 2009-04-23 2010-11-02 광주과학기술원 아닐린-우레아 공중합체, 이로부터 제조된 필름 및 그 제조방법
CN102504531A (zh) * 2011-11-10 2012-06-20 福州大学 一种聚苯胺纳米管及其制备方法
CN103242524A (zh) * 2013-05-16 2013-08-14 东华大学 以环糊精为模板制备聚苯胺纳米管的方法
CN103804907A (zh) * 2014-02-27 2014-05-21 南京理工大学 氮掺杂石墨烯/铁酸锌/聚苯胺纳米复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Construction of PANI–cellulose composite fibers with good antistatic properties;Xingwei Shi et al;《Journal of Materials Chemistry A》;20140318;第2卷(第21期);7669-7673 *
Formation Mechanism of Polyaniline Nanotubes by a Simplified Template-Free Method;Hangjun Ding et al;《Macromolecular Chemistry Physics》;20080326;第209卷(第8期);第865页左栏第1段、倒数第1-3段 *
Some Issues Related to Polyaniline Micro-/Nanostructures;Meixiang Wan;《Macromolecular Rapid Communications》;20090421;第30卷(第12期);963-975 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104119530A (zh) 2014-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104119530B (zh) 一种导电聚苯胺纳米管的制备方法
Wang et al. Enhancing the performance of a battery–supercapacitor hybrid energy device through narrowing the capacitance difference between two electrodes via the utilization of 2D MOF-Nanosheet-derived Ni@ nitrogen-doped-carbon Core–Shell rings as both negative and positive electrodes
Chen et al. Microwave–hydrothermal crystallization of polymorphic MnO2 for electrochemical energy storage
Patil et al. Cobalt cyclotetraphosphate (Co2P4O12): a new high-performance electrode material for supercapacitors
CN105131282A (zh) 一种以蔗糖为模板制备导电聚苯胺纳米管的方法
Hou et al. Hierarchical core–shell structure of ZnO nanorod@ NiO/MoO2 composite nanosheet arrays for high-performance supercapacitors
CN100526367C (zh) 一种制备聚苯胺纳米线的方法
CN103408754B (zh) 一种聚苯胺纳米纤维的制备方法
Luo et al. Flexible Ti3C2Tx MXene/V2O5 composite films for high-performance all-solid supercapacitors
Zhang et al. Graphitic carbon coated CuO hollow nanospheres with penetrated mesochannels for high-performance asymmetric supercapacitors
Zhang et al. Controllable design and preparation of hollow carbon-based nanotubes for asymmetric supercapacitors and capacitive deionization
CN103936987B (zh) 一种碳纳米管复合材料及其制备方法
CN106298284A (zh) 一种导电聚苯胺/氧化石墨烯复合电极材料的制备方法
Xue et al. High-performance ordered porous Polypyrrole/ZnO films with improved specific capacitance for supercapacitors
CN104176783B (zh) 一种氮碳材料包覆二氧化锰纳米线的制备及应用方法
CN105037718A (zh) 一种以d-酒石酸为模板制备导电聚苯胺纳米管的方法
CN103971941B (zh) 应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化锡复合材料及其制备方法
Chen et al. All-Solid High-Performance Asymmetric Supercapacitor Based on Yolk–Shell NiMoO4/V2CT x@ Reduced Graphene Oxide and Hierarchical Bamboo-Shaped MoO2@ Fe2O3/N-Doped Carbon
CN105601914A (zh) 一种离子液体功能化石墨烯/导电聚苯胺纳米线复合材料的制备方法
CN103665376B (zh) 一种聚吡咯微/纳米管的制备方法
CN104900867A (zh) 一种CNT/Co/MoS2复合材料的制备方法
Sun et al. Integration of redox additive in H2SO4 solution and the adjustment of potential windows for improving the capacitive performances of supercapacitors
Xiao et al. Pillar-coordinated strategy to modulate phase transfer of α-Ni (OH) 2 for enhanced supercapacitor application
CN102496481A (zh) 一种石墨烯/聚吡咯纳米管复合材料以及一种以其为电极的超级电容器及其制备方法
Qiu et al. Microfluidic-oriented synthesis of graphene oxide nanosheets toward high energy density supercapacitors

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20141029

Assignee: Guangxi shimaoda Technology Co.,Ltd.

Assignor: GUILIN University OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2022450000494

Denomination of invention: A preparation method of conducting polyaniline nanotubes

Granted publication date: 20160406

License type: Common License

Record date: 20221229

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20141029

Assignee: Sales and Operation Department of Qiyue Paper Products in Xixiangtang District, Nanning

Assignor: GUILIN University OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023980044309

Denomination of invention: A preparation method of conductive polyaniline nanotubes

Granted publication date: 20160406

License type: Common License

Record date: 20231027

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract