本发明专利技术公开了一种以乳糖为模板制备导电聚苯胺纳米管的方法。称取乳糖加入到盛有30 mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5 h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入1 mL苯胺和10 mL 1 mol/L的盐酸溶液，在冰水浴的条件下搅拌1h，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴滴加过硫酸铵溶液，在冰水浴的条件下搅拌12 h，随后用去离子水对反应物进行洗涤、抽滤，直至滤液呈中性，所得滤饼在50℃的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得导电聚苯胺纳米管。本发明专利技术方法制备过程简单、环保、可靠，原料来源广泛、成本低廉，适合工业化生产，且所制得的聚苯胺纳米管具有规整结构、低电阻和高比电容。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于导电高分子材料制备
，特别涉及一种以乳糖为模板制备导电聚苯胺纳米管的方法。该方法以乳糖为模板，苯胺通过自组装以及原位聚合制备出具有纳米管状结构的导电聚苯胺。
技术介绍
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, et al, Synthesis of polyaniline nanotubes with controlled rectangular or square pore shape. Mater. Lett. 2014, 121, 12-14; H.J. Yin, et al, Synthesis of high-performance one-dimensional polyaniline nanostructures using dodecylbenzene sulfonic acid as soft template. Mater. Lett. 2011, 65, 850-853; M.M. Sk, et al, Synthesis of polyaniline nanotubes using the self-assembly behavior of vitamin C: a mechanistic study and application in electrochemical supercapacitors. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 2830-2838.）以及无模板法制备导电聚苯胺纳米管（Z.Z. Huang, et al, Preparation of polyaniline nanotubes by a template-free self-assembly method. 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。乳糖具有良好的水溶性，且来源丰富、价格低廉，尤其是其分子链上存在大量的羟基，可与苯胺分子形成强的氢键，适合作为制备纳米管状材料的模板。以乳糖作模板制备聚苯胺纳米管是一种简单且环保的制备方法，所得聚苯胺纳米管的结构规整且具有良好的电化学性能，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。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以乳糖为模板制备导电聚苯胺纳米管的方法。具体步骤为：称取乳糖加入到盛有30 mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5 h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入1 mL苯胺和10 mL 1 mol/L的盐酸溶液，在冰水浴的条件下搅拌1h，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴滴加过硫酸铵溶液，在冰水浴的条件下搅拌12 h，随后用去离子水对反应物进行洗涤、抽滤，直至滤液呈中性，所得滤饼在50 ℃的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得导电聚苯胺纳米管。所述乳糖与苯胺的物质的量比为1:1~15；所述过硫酸铵与苯胺的物质的量比为1:1。本专利技术方法具有以下优点：本专利技术方法制备过程简单、环保、可靠，原料来源广泛、成本低廉，适合工业化生产，且所制得的聚苯胺纳米管具有规整结构、低电阻和高比电容。本专利技术方法利用乳糖分子上大量的羟基与苯胺分子形成氢键来制备具有纳米管状结构的导电聚苯胺，纳米管状结构可为电解质离子的扩散和移动提供良好的通道，使离子能够与电极材料充分的发生氧化还原反应，增大了材料的比电容、降低了内阻，从而获得具有良好电化学性能的纳米管状结构聚苯胺，本专利技术方法制备的聚苯胺纳米管比未使用模板制备的聚苯胺具有高的比电容量和好的耐大电流性能，是一种理想的超级电容器电极材料。附图说明图1是本专利技术实施例7中制得的聚苯胺纳米管在不同扫描速度下的循环伏安图。图2是本专利技术实施例7中制得的聚苯胺纳米管在不同电流密度下的恒流充放电图。具体实施方式实施例1：称取0.250g乳糖加入到盛有30 mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5 h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入1 mL苯胺和10 mL 1 mol/L的盐酸溶液，在冰水浴的条件下搅拌1h，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴滴加过硫酸铵溶液，在冰水浴的条件下搅拌12 h，随后用去离子水对反应物进行洗涤、抽滤，直至滤液呈中性，所得滤饼在50 ℃的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得导电聚苯胺纳米管。所述乳糖与苯胺的物质的量比为1:15；所述过硫酸铵与苯胺的物质的量比为1:1。实施例2：称取0.312g乳糖加入到盛有30 mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5 h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入1 mL苯胺和10 mL 1 mol/L的盐酸溶液，在冰水浴的条件下搅拌1h，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴滴加过硫酸铵溶液，在冰水浴的条件下搅拌12 h，随后用去离子水对反应物进行洗涤、抽滤，直至滤液呈中性，所得滤饼在50 ℃的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得导电聚苯胺纳米管。所述乳糖与苯胺的物质的量比为1:12；所述过硫酸铵与苯胺的物质的量比为1:1。实施例3：称取0.416g乳糖加入到盛有30 mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5 h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入1 mL苯胺和10 mL 1 mol/L的盐酸溶液，在冰水浴的条件下搅拌1h，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴滴加过硫酸铵溶液，在冰水浴的条件下搅拌12 h，随后用去离子水对反应物进行洗涤、抽滤，直至滤液呈中性，所得滤饼在50 ℃的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得导电聚苯胺纳米管。所述乳糖与苯胺的物质的量比为1:9；所述过硫酸铵与苯胺的物质的量比为1:1。实施例4：称取0.625g乳糖加入到盛有30 mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5 h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入1 mL苯胺和10 mL 1 mol/L的盐酸溶液，在冰水浴的条件下搅拌1h，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴滴加过硫酸铵溶液，在冰水浴的条件下搅拌12 h，随后用去离子水对反应物进行洗涤、抽滤，直至滤液呈中性，所得滤饼在50 ℃的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得导电聚苯胺纳米管。所述乳糖与苯胺的物质的量比为1:6；所述过硫酸铵与苯胺的物质的量比为1:1。实施例5：称取0.937g乳糖加入到盛有30 mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5 h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入1 mL苯胺和10 mL 1 mol/L的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以乳糖为模板制备导电聚苯胺纳米管的方法，其特征在于具体步骤为：称取乳糖加入到盛有30 mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5 h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入1 mL苯胺和10 mL 1 mol/L的盐酸溶液，在冰水浴的条件下搅拌1h，制得混合溶液，再向混合溶液中逐滴滴加过硫酸铵溶液，在冰水浴的条件下搅拌12 h，随后用去离子水对反应物进行洗涤、抽滤，直至滤液呈中性，所得滤饼在50 ℃的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得导电聚苯胺纳米管；所述乳糖与苯胺的物质的量比为1:1~15；所述过硫酸铵与苯胺的物质的量比为1:1。
【技术特征摘要】
1.一种以乳糖为模板制备导电聚苯胺纳米管的方法，其特征在于具体步骤为：称取乳糖加入到盛有30 mL去离子水的烧瓶中，室温搅拌0.5 h后，将烧瓶转置于冰水浴中，然后向烧瓶中加入1 mL苯胺和10 mL 1 mol/L的盐酸溶液，在冰水浴的条件下搅拌1h，制得混合溶液，再向混...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊新，陈韦良，李业宝，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西;45
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