專利名稱：一種快速制備Ag/PPy復合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種Ag/PPy復合材料的制備方法，具體涉及利用化學方法 提高銀離子與吡咯單體之間的動力學反應(yīng)速度的方法。
技術(shù)背景貴金屬/導電高分子材料是金屬/聚合物復合材料的一個重要分支，在生 物、存儲、電子和催化等方面都具有重要的應(yīng)用。利用貴金屬和單體之間 的氧化還原反應(yīng)是一種簡單有效的制備貴金屬/導電高分子復合材料的方 法，目前，利用這種方法己經(jīng)制備出包括金/聚吡咯、金/聚苯胺、銀/聚吡咯 和銀/聚苯胺等復合材料。然而，在制備銀/聚吡咯復合材料時，發(fā)現(xiàn)雖然銀 離子和吡咯單體之間的反應(yīng)在熱力學上是可行的，但是該反應(yīng)的動力學速度很慢[Matthew C, Heniy, Chen-Chan Hsueh， Brian P. Timko， Michael S. Freund， Reaction of pyrrole and chlorauric acid， a new route to composite colloids,丄Electrochem. Soc, 148 (II) (2001) D155-D161.]，例如，在沒有光照的條件下，0.5M硝酸銀+0.5 M吡咯水溶液中 形成銀/聚卩比咯膜需要48小時[MA. Breimer, G Yevgeny, S. Sy， O.A. Sadik, Incorporation of metal nanoparticles in photopolymerized organic conducting polymers: A mechanistic insight, Nano Lett. 1 (2001)305-308.]。雖然，紫外光輻照在一定程度上可以縮短該過程所需的時間， 但是仍需數(shù)小時，而且有關(guān)其它有效提高該反應(yīng)動力學速度的方法鮮見報 道。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的旨在提出一種簡單而有效的快速制備銀/聚吡咯復合材料的 方法，以便有效解決復合材料形成過程中的動力學速度問題。 本發(fā)明的制備方法包括如下步驟一種快速制備Ag/PPy復合材料的方法，其特征在于它包括如下步驟(1) 分別將硝酸銀和吡咯單體溶解于溶劑中；其中，該溶劑為N,N'-二甲 基甲酰胺，水，或乙二醇中的一種，該硝酸銀的濃度優(yōu)化范圍為0.5 -2.0 M，吡咯的濃度優(yōu)化范圍在0.3-2.0M;(2) 將上述硝酸銀溶液和吡咯溶液進行混合；(3) 向步驟(2)的混合溶液中加入氨水溶液，加入的氨水與硝酸銀的摩 W ^匕尺氣水/ 酸銀 () 1 < H氛水/硝酸銀 ^ 1.8;(4) 將步驟(3)中的樣品放置在黑暗中，利用容器壁上黑色薄膜和容器 內(nèi)藍色溶膠的形成來確定反應(yīng)的終止時間。所述的快速制備Ag/PPy復合材料的方法，其特征在于該溶劑優(yōu)先選取 N，N'-二甲基甲酰胺。該溶劑對于硝酸銀和吡咯單體均具有良好的溶解性， 因此有利于兩種反應(yīng)物的均勻接觸，從而提高產(chǎn)物的均勻性和反應(yīng)速度。所述的快速制備Ag/PPy復合材料的方法，其特征在于該硝酸銀的濃度 的優(yōu)選范圍在0.5-1.0 M。因為在此濃度范圍可使反應(yīng)以較快的速度進行， 同時不會因為濃度過高導致形成的銀溶膠的穩(wěn)定性降低。所述的快速制備Ag/PPy復合材料的方法，其特征在于該吡咯的濃度的優(yōu)選范圍在0.7-1.4 M。對應(yīng)于硝酸銀的優(yōu)化濃度范圍，選取對應(yīng)的吡咯濃 度范圍。本發(fā)明的基本原理在于銀離子在堿性條件下有利于還原，而形成的 金屬納米粒子對于吡咯單體的聚合具有一定的催化作用，由于其它堿，例 如氫氧化鈉，氫氧化鉀等在加入溶液中時，容易形成氫氧化銀沉淀，并轉(zhuǎn) 化為氧化銀，而氨水在過量的情況下，可以促使銀銨絡(luò)離子的形成，從而 減少沉淀的形成，所以，此處采用加入氨水促進銀/聚吡咯復合材料的形成。


圖1本發(fā)明方法利用加入氨水的方法制備的銀/聚吡咯復合物粉末的 FTIR光譜。圖2本發(fā)明方法利用加入氨水的方法制備的銀/聚吡咯復合物粉末的 XRD數(shù)據(jù)。
具體實施方式
實施例1如上述步驟，選取0.5M硝酸銀+0.7M吡咯的混合溶液，其中DMF作 為溶劑。向混合溶液中加入30 p 1的15 M的氨水溶液([NH:]/[Ag+] =0.9)， 并迅速振蕩。可以觀察到，在數(shù)分鐘內(nèi)，溶液變得渾濁，并形成黑色的懸 浮物，容器壁上開始形成黑色薄膜；0.5 h后，容器壁上形成了固態(tài)的黑色 Ag/PPy復合薄膜。容器內(nèi)得到的黑色粉末的紅外光譜和XRD分別如圖l和圖2所示。實施例2如上述步驟，選取0.5M硝酸銀+0.70 M吡咯的混合溶液，其中DMF 作為溶劑。向混合溶液中加入60pl的15M的氨水溶液([NH:]/[Ag+]=1.8)， 并迅速振蕩?？梢杂^察到，在數(shù)分鐘內(nèi)，溶液變得渾濁，并形成黑色的懸 浮物，容器壁上開始形成黑色薄膜；0.5 h后，容器壁上形成了固態(tài)的黑色 Ag/PPy復合薄膜。實施例3選取2.0 M硝酸銀+1.44 M吡咯的混合溶液，其中DMF作為溶劑。向 混合溶液中加入30 p 1的15 M的氨水溶液([NH:]/[Ag+] =0.23)，并迅速振蕩。 然后將其放在黑暗條件下，并定時觀察可以觀察溶液顏色的變化?？梢杂^ 察到，在數(shù)分鐘內(nèi)，溶液變得渾濁，并形成黑色的懸浮物，容器壁上開始 形成黑色薄膜；0.5 h后，容器壁上形成了固態(tài)的黑色Ag/PPy復合薄膜，約4 小時后，容器內(nèi)形成藍色Ag/PPy復合溶膠。實施例4如上述步驟，選取0.5M硝酸銀+0.5 M吡咯的混合溶液，其中水作為 溶劑。向混合溶液中加入30pl的15M的氨水溶液([NH:]/[Ag+]=0.9)， 并迅速振蕩?？梢杂^察到，在數(shù)分鐘內(nèi)，溶液變得渾濁，并形成黑色的懸 浮物，容器壁上開始形成黑色薄膜；0.5 h后，容器壁上形成了黑色的Ag/PPy 復合固體薄膜。實施例5選取0.5M硝酸銀+0.72M吡咯的混合溶液，其中乙二醇作為溶劑。向 混合溶液中加入30 |11的15 M的氨水溶液([NH:]/[Ag+] =0.9)，并迅速振 蕩。可以觀察到，在數(shù)分鐘內(nèi)，溶液變得渾濁，并形成黑色的懸浮物，容 器壁上開始形成黑色薄膜；0.5 h后，容器壁上形成了黑色的Ag/PPy復合固 體薄膜。實施例6選取0.5M硝酸銀+0.3M吡咯的混合溶液，其中DMF作為溶劑。向 混合溶液中加入30pl的15M的氨水溶液([NH;]/[Ag+]=0.9)，并迅速振 蕩。然后將其放在黑暗條件下，并定時觀察溶液顏色的變化?？梢杂^察到， 在數(shù)分鐘內(nèi)，溶液變得渾濁，并形成黑色的懸浮物，容器壁上開始形成黑 色薄膜。實施例7選取2.0M硝酸銀+2.0M吡咯的混合溶液，其中DMF作為溶劑。向 混合溶液中加入33 pi的15 M的氨水溶液([NH:]/[Ag+] =0.25)，并迅速振 蕩。然后將其放在黑暗條件下，并定時觀察可以觀察溶液顏色的變化。可 以觀察到，在數(shù)分鐘內(nèi)，溶液變得渾濁，并形成黑色的懸浮物，容器壁上 開始形成黑色薄膜。實施例8選取0.5M硝酸銀+0.5M吡咯的混合溶液，其中DMF作為溶劑。向 混合溶液中加入33pl的1.5M的氨水溶液([NH4+]/[Ag+]=0.1)，并迅速振 蕩。然后將其放在黑暗條件下，并定時觀察可以觀察溶液顏色的變化?？梢杂^察到5 h后，容器壁上形成了固態(tài)的黑色Ag/PPy復合薄膜。實施例9選取1.0M硝酸銀+1.4M吡咯的混合溶液，其中DMF作為溶劑。向 混合溶液中加入30 nl的15 M的氨水溶液([NH:]/[Ag+] =0.45)，并迅速振 蕩?？梢杂^察到，在數(shù)分鐘內(nèi)，溶液變得渾濁，并形成黑色的懸浮物，容 器壁上開始形成黑色薄膜；0.5 h后，容器壁上形成了固態(tài)的黑色Ag/PPy 復合薄膜。
權(quán)利要求
1.一種快速制備Ag/PPy復合材料的方法，其特征在于它包括如下步驟(1)分別將硝酸銀和吡咯單體溶解于溶劑中；其中，該溶劑為N，N’-二甲基甲酰胺，水，或乙二醇中的一種，該硝酸銀的濃度優(yōu)化范圍為0.5-2.0M，吡咯的濃度優(yōu)化范圍在0.3-2.0M；(2)將上述硝酸銀溶液和吡咯溶液進行混合；(3)向步驟(2)的混合溶液中加入氨水溶液，加入的氨水與硝酸銀的摩爾濃度比R氨水/硝酸銀0.1＜R氨水/硝酸銀≤1.8；(4)將步驟(3)中的樣品放置在黑暗中，利用容器壁上黑色薄膜和容器內(nèi)藍色溶膠的形成來確定反應(yīng)的終止時間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的快速制備Ag/PPy復合材料的方法，其特征在于 該溶劑優(yōu)先選取選取N，N'-二甲基甲酰胺。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的快速制備Ag/PPy復合材料的方法，其特征在于 該硝酸銀的濃度的優(yōu)選范圍在0.5-1.0 M。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的快速制備Ag/PPy復合材料的方法，其特征在于 該吡咯的濃度的優(yōu)選范圍在0.7-1.4 M。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種銀/聚吡咯復合材料的快速制備方法。利用銀鹽和吡咯單體之間的氧化還原反應(yīng)是制備銀/聚吡咯復合材料的一種簡單有效的方法，但是該反應(yīng)存在動力學反應(yīng)速度慢的缺點，本發(fā)明提出通過在反應(yīng)體系中加入氨水溶液的方法，從而有效地提高了反應(yīng)速度在0.5小時內(nèi)形成穩(wěn)定的Ag/PPy復合薄膜，在4小時內(nèi)形成藍色的Ag/PPy復合溶膠。
文檔編號C08G73/06GK101328314SQ20071017071
公開日2008年12月24日 申請日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日
發(fā)明者萬傳云, 兵 李, 趙崇軍 申請人:華東理工大學