CN106398125B - 一种聚噻吩/纳米银复合导电材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无机化学技术领域，具体涉及一种聚噻吩/纳米银复合导电材料的制备方法。根据本发明的制备方法，先称取硝酸银和可溶性卤化物(或者可溶性含氧酸盐)配制成水溶液，在光照且搅拌条件下，将聚噻吩溶液置于烧杯中作为基材，将硝酸银和可溶性卤化物(或者可溶性含氧酸盐)滴加到烧杯中，在聚噻吩表面形成可发生感光分解反应的银盐沉淀，银盐沉淀再在光照条件下发生感光分解反应生成银纳米粒子。上述反应体系在光照下反应一段时间后，用离心分离机高速分离产物，并用去离子水洗涤数次，即得到聚噻吩/纳米银复合导电材料。制得的聚噻吩/纳米银导电粉体具有导电性能优良，化学稳定性高等优点，可广泛应用于超级电容器、化工等诸多领域。
Description
技术领域
本发明属于无机化学领域，具体涉及一种高导电性能聚噻吩/纳米银复合导电材料的制备方法。
背景技术
随着社会科技的不断进步，对导电材料的需求越来越多，该类材料被广泛应用在医药、石油、化工、通信、电子、汽车和陶瓷等诸多领域。传统的导电粉体有碳系(如石墨烯、碳纳米管、碳黑、石墨、乙炔黑和碳纤维等)，金属系(如金属粉体和金属纤维等)，掺杂型金属氧化物系(ATO和ZAO等)和有机聚合物类导电材料(如聚苯胺，聚噻吩等)等几大类。碳系导电粉体的主要缺点是分散性差，颜色深，难以调色，且生产和使用过程中易污染环境；金属系导电粉体存在密度大，作为导电填料使用时存在容易发生沉积，耐候性不佳等诸多不足，且生产成本高，价格昂贵；而掺杂型金属氧化物系导电材料往往导电性能差，易发生沉淀分层而影响实际应用；有机物聚合物类导电材料价格较贵，耐候性等方面不如无机导电材料。因此，开发一种具有高导电性能，在体系中容易分散，价格低廉，且机械性能良好，耐候性佳的新型导电材料，是业界的迫切需求。
现阶段关于各类导电粉体的制备及研究报道已有很多，其中纳米银粉由于其具有优良的理化及导电性能，成为用量最大的导电粉体材料之一。为了合理降低银的消耗，充分利用我国丰富的贵金属资源优势，开展新型纳米银复合材料的研制，则成为一项极具理论研究与实际应用前景的工作。
本发明针对现有银系导电材料或聚噻吩类导电材料仅为金属或有机物单一组份，使用时受到容易沉降、成本高昂或者机械性能不佳等不足，创造性地提出了一种新型的聚噻吩/纳米银复合导电材料的制备方法，即采用聚噻吩作为基材，在其表面原位感光反应生成纳米银，从而获得聚噻吩/纳米银复合导电材料。该方法着眼于提高聚噻吩/纳米银复合导电粉体的导电性、分散性和结构稳定性，在保证聚噻吩/纳米银复合导电粉体达到导电性能要求的前提下，大大减少金属银的使用量，有效地控制了生产成本，使得聚噻吩/纳米银复合材料的产业化成为了可能；而且，反应中不添加任何有机溶剂，在降低生产成本的同时也符合绿色化学要求。本发明利用聚噻吩为基材，在其表面通过原位感光分解反应巧妙地将纳米银与聚噻吩有机结合，成功得到了结构可控、性能稳定的聚噻吩/纳米银复合导电材料。
由于本发明采用的制备方法具有产物结构稳定、导电性优异且无需复杂设备等特点，因此，具有很强的工业应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种高导电性能聚噻吩/纳米银复合导电材料的制备方法，用来制备具有良好导电性能的粉体，降低粉体的密度避免使用过程中发生沉降现象，提高复合材料的热稳定性及耐候性。采用本发明提供的制备方法，所获得的聚噻吩/纳米银复合导电粉体，具有原料来源广泛，生产过程能耗低，导电性能优良，耐候性好等优点。同时，该方法不产生任何有害废料，可以节省资源，降低对环境的污染，符合低碳经济和可持续发展经济策略要求。
本发明提出一种新型的聚噻吩/纳米银复合导电粉体，采用原位感光分解反应的方法进行制备，其具体步骤为：称取硝酸银和可溶性卤化物(或者可溶性含氧酸盐)配制成水溶液，备用。在强光照射且搅拌条件下(500W高压汞灯)，将聚噻吩溶液置于烧杯中作为基材，将硝酸银和可溶性卤化物(或者可溶性含氧酸盐)溶液滴加到烧杯中，在聚噻吩表面形成可发生感光分解反应的银盐沉淀，银盐沉淀在光照条件下发生分解生成银纳米粒子，紧密包覆在聚噻吩的表面。上述反应体系在光照下反应一段时间后，用离心分离机高速分离产物，并用去离子水洗涤数次，即得到聚噻吩/纳米银复合导电材料。
具体制备条件为：
硝酸银溶液的浓度为1-5摩尔/升；
可溶性卤化物(或者可溶性含氧酸盐)溶液的浓度为1-5摩尔/升；
滴加结束后光照反应时间为：20分钟至2小时。
本发明得到的聚噻吩/银复合导电材料具有良好的分散性，其电阻率仅为10-6欧姆·厘米左右。
本发明具有如下优点：
1、首次提出利用原位感光分解反应制备出了聚噻吩/纳米银复合导电粉体。该导电粉体材料由于是原位生成，聚噻吩与纳米银之间结合紧密，银纳米粒子具有粒径小且均一，导电性好，无团聚现象等优点；
2、复合导电材料同单纯纳米银粉相比，在保证导电性能满足导电要求的前提下，其密度更是有了大幅度的降低，这对拓展复合材料的应用范围，避免沉降的发生，减少贵金属材料的用量，提高该复合导电粉体的经济附加值是十分有意义的。
3、利用本发明制备的聚噻吩/纳米银复合导电材料不仅具有优异的导电能力，而且具有良好的抗菌能力。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
分别配制1mol/L硝酸银溶液和1mol/L溴化钾溶液，备用。在光照且搅拌条件下，将聚噻吩溶液置于烧杯中作为基材，将硝酸银和溴化钾滴加到烧杯中，在聚噻吩表面形成溴化银沉淀，溴化银在强光照条件下(500W高压汞灯)发生分解生成银纳米粒子。体系在光照且搅拌下再反应20分钟。用离心分离机高速分离产物，并用去离子水洗涤数次，即得到聚噻吩/纳米银复合导电材料。
实施例2
分别配制5mol/L硝酸银溶液和5mol/L氯化钾溶液，备用。在光照且搅拌条件下，将聚噻吩溶液置于烧杯中作为基材，将硝酸银和氯化钾滴加到烧杯中，在聚噻吩表面形成氯化银沉淀，氯化银在强光照条件下(500W高压汞灯)发生分解生成银纳米粒子。体系在光照且搅拌下反应反应2小时后，用离心分离机高速分离产物，并用去离子水洗涤数次，即得到聚噻吩/纳米银复合导电材料。
实施例3
分别配制3mol/L硝酸银溶液和3mol/L碘化钾溶液，备用。在光照且搅拌条件下，将聚噻吩溶液置于烧杯中作为基材，将硝酸银和碘化钾滴加到烧杯中，在聚噻吩表面形成碘化银沉淀，碘化银在光照条件下(500W高压汞灯)发生分解生成银纳米粒子。体系在光照且搅拌下再反应1小时，用离心分离机高速分离产物，并用去离子水洗涤数次，即得到聚噻吩/纳米银复合导电材料。
实施例4
分别配制2mol/L硝酸银溶液和2mol/L磷酸钾溶液，备用。在光照且搅拌条件下，将聚噻吩溶液置于烧杯中作为基材，将硝酸银和磷酸钾滴加到烧杯中，在聚噻吩表面形成磷酸银沉淀，磷酸银在光照条件下(500W高压汞灯)发生分解生成银纳米粒子。体系在光照且搅拌下反应2小时，用离心分离机高速分离产物，并用去离子水洗涤数次，即得到聚噻吩/纳米银复合导电材料。
实施例5
分别配制2mol/L硝酸银溶液和2mol/L钼酸钾溶液，备用。在光照且搅拌条件下，将聚噻吩溶液置于烧杯中作为基材，将硝酸银和钼酸钾滴加到烧杯中，在聚噻吩表面形成钼酸银沉淀，钼酸银在光照条件下发生分解生成银纳米粒子。体系在光照且搅拌下反应2小时，用离心分离机高速分离产物，并用去离子水洗涤数次，即得到聚噻吩/纳米银复合导电材料。
Claims (2)
1.一种聚噻吩/纳米银复合导电材料的制备方法，其特征在于其制备工艺如下：
A)称取硝酸银和可溶性卤化物或者可溶性含氧酸盐制成水溶液，备用；
B)在光照且搅拌条件下，将聚噻吩溶液置于烧杯中作为基材，将硝酸银和可溶性卤化物或者可溶性含氧酸盐溶液滴加到烧杯中，在聚噻吩表面形成可发生感光分解反应的银盐沉淀，银盐沉淀再在光照条件下发生感光分解反应生成银纳米粒子；
C)上述反应体系在强光照射下反应一段时间后，用离心分离机高速分离产物，并用去离子水洗涤数次，即得到聚噻吩/纳米银复合导电材料。
2.根据权利要求1所述的一种聚噻吩/纳米银复合导电材料的制备方法，其特征在于滴加结束后光照反应时间为20分钟到2小时。
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