一種納米金/聚酰亞胺復(fù)合薄膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種納米金/聚酰亞胺復(fù)合薄膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)材料的種類和性能提出來更高的要求。納米金作為納米材料的一種，它除了具有小尺寸效應(yīng)、表面界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等一般納米材料所具有的性質(zhì)外，還具有良好的生物相容性、抗氧化性和催化性能。近年來，硝基苯酚和硝基苯酚類化合物對(duì)水體的污染引起了人們的廣泛關(guān)注，我國將其列為水中需優(yōu)先控制的污染之一。由于納米金催化材料的優(yōu)異催化性能，它日益成為催化還原硝基苯酚的一種高效、快速和環(huán)境友好的催化材料;合成高度分散、尺寸均一、穩(wěn)定、易分離及可回收重復(fù)利用的納米金催化材料是該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。聚酰亞胺(PI)具有很好的耐候性、耐酸堿、耐高溫、耐輻射以及良好的機(jī)械性能。本實(shí)驗(yàn)將納米金和聚酰亞胺通過化學(xué)鍵作用復(fù)合在一起，使得納米金在基體材料中均勻的分散，很好地抑制了納米金粒子的團(tuán)聚，這樣不僅可以增強(qiáng)聚酰亞胺的耐熱性能，機(jī)械強(qiáng)度等，而且大大地?cái)U(kuò)展了納米金在催化應(yīng)用中的使用環(huán)境，很好提高了納米金重復(fù)使用的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種納米金/聚酰亞胺復(fù)合薄膜及其制備方法，其可以很好的綜合突出納米金和聚酰亞胺兩種材料的優(yōu)勢且協(xié)同增效作用明顯，增強(qiáng)聚酰亞胺的耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度，使納米金更好的分散，催化效率、重復(fù)使用能力、不同環(huán)境中的適用性等均有效加強(qiáng)。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:本發(fā)明提供一種納米金/聚酰亞胺復(fù)合薄膜，由巰基乙胺穩(wěn)定的納米金粒子和酸酐基封端的聚酰亞胺通過巰基乙胺的氨基與所述聚酰亞胺的酸酐基之間的酰胺化反應(yīng)復(fù)合而成，所述巰基乙胺穩(wěn)定的納米金粒子和酸酐基封端的聚酰亞胺的重量比例為0.065-0.327:100。
[0005]具體的，所述巰基乙胺穩(wěn)定的納米金粒子的粒徑為30-60nm。
[0006]具體的，所述酸酐基封端的聚酰亞胺由4，4_二氨基二苯醚、雙酚A型二醚二酐和4，4-聯(lián)苯醚二酐按照2:1:1的摩爾比共聚、之后再加入摩爾數(shù)為所述4，4-聯(lián)苯醚二酐0.1-0.2倍的雙酸A型二醚二酐封端、最后進(jìn)行化學(xué)亞胺化制成。
[0007]本發(fā)明還提供一種制備上述納米金/聚酰亞胺復(fù)合薄膜的方法，包括如下步驟:
[0008]S1.巰基乙胺穩(wěn)定的納米金粒子的匪P溶液制備:將適量NaBH4的乙醇溶液、氯金酸的乙醇溶液和巰基乙胺的乙醇溶液在常溫下攪拌混合并充分反應(yīng)，得巰基乙胺穩(wěn)定的納米金粒子的乙醇溶液，再加入適量匪P溶劑，充分?jǐn)嚢韬笮D(zhuǎn)蒸發(fā)掉乙醇，得到巰基乙胺穩(wěn)定的納米金粒子的NMP溶液，其中納米金粒子的濃度為0.55-1.25g/L，所述巰基乙胺穩(wěn)定的納米金粒子的粒徑為30-60nm;
[0009]S2.酸酐基封端的聚酰亞胺的制備:配制4，4-二氨基二苯醚的NMP溶液，其中4，4_二氨基二苯醚濃度為0.15-0.25mol/L，在4，4_二氨基二苯醚的NMP溶液中加入摩爾數(shù)均為所述4，4-二氨基二苯醚0.5倍的雙酸A型二醚二酐和4，4-聯(lián)苯醚二酐固體粉末，室溫且氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌混合并充分反應(yīng)，繼續(xù)加入摩爾數(shù)為所述4，4-聯(lián)苯醚二酐0.1-0.2倍的雙酚A型二醚二酐進(jìn)行酸酐基封端，得到酸酐基封端的聚酰胺酸溶液，加入適量乙酸酐和吡啶，所述乙酸酐及吡啶的摩爾數(shù)分別為所述4，4_聯(lián)苯醚二酐9-11倍和5-7倍，室溫下充分?jǐn)嚢?，加熱充分反?yīng)進(jìn)行化學(xué)亞胺化，得到黃色粘稠溶液，無水乙醇沉析，抽濾并充分干燥得到酸酐基封端的聚酰亞胺；
[0010]S3.納米金/聚酰亞胺復(fù)合薄膜的制備:配制S2中制備的酸酐基封端的聚酰亞胺的NMP溶液，其濃度為75-100g/L，將SI中制備的巰基乙胺穩(wěn)定的納米金粒子的NMP溶液和酸酐基封端的聚酰亞胺的匪P溶液按照1-4:5的體積比混合，室溫下充分?jǐn)嚢?，將得到的粘稠液體在玻璃板或硅膠板上流延成膜，之后在80、100、150、180、220、250和280 °C的溫度下各烘
8、2、2、2、1、2/3和2/3小時(shí)，得到納米金/聚酰亞胺復(fù)合薄膜。
[0011 ] 具體的，SI中NaBH4的乙醇溶液、氯金酸的乙醇溶液和巰基乙胺的乙醇溶液的濃度依次為2mo I/L、0.13-0.17g/L、2mo I/L。
[0012]具體的，所述NaBH4的乙醇溶液、氯金酸的乙醇溶液和巰基乙胺的乙醇溶液按照1:1:600的體積比混合。
[0013]具體的，所述氯金酸的乙醇溶液由氯金酸水溶液和無水乙醇按照1:600的體積比混合制得，所述氯金酸水溶液的濃度為80-100g/L。
[0014]優(yōu)選的，S2中加熱充分反應(yīng)進(jìn)行化學(xué)亞胺化的過程為，在60、80和100°C的溫度下分別各反應(yīng)6、2和2小時(shí)。
[0015]優(yōu)選的，S2中乙酸酐和吡啶的摩爾比為2:1。
[0016]優(yōu)選的，S3中得到的納米金/聚酰亞胺復(fù)合薄膜的厚度為0.25-lmm。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn):
[0018]I)目前大部分納米金粒子與載體之間都是通過物理共混的方法而復(fù)合的，而此種方法往往由于共混物的小尺寸效應(yīng)而較易發(fā)生團(tuán)聚，不僅使納米金的催化性能降低，并且使基體材料的原有性能也有所下降；而在本發(fā)明中，納米金粒子與聚酰亞胺之間是通過酰亞胺鍵的作用而結(jié)合在一起的，化學(xué)鍵的作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物理共混作用，納米金粒子不易脫附，這樣有效的減少了納米金粒子的團(tuán)聚，不僅保證了納米金粒子在催化應(yīng)用中的催化效率和循環(huán)使用次數(shù)，也使得作為基體材料的聚酰亞胺的機(jī)械性能、耐熱性能等有所增強(qiáng)。
[0019]2)聚酰亞胺具有很好的耐候性、耐酸堿、耐高溫、耐輻射以及良好的機(jī)械性能，以其作為基體材料可以使納米金粒子用于更多的催化環(huán)境，即其適用性增強(qiáng)。
[0020]3)金納米粒子通過化學(xué)鍵作用與基體材料聚酰亞胺復(fù)合，金納粒子在該復(fù)合薄膜中分散均勻，該復(fù)合薄膜的電學(xué)性能可隨著金納米粒子含量的變化而得到調(diào)整，其極可能成為一種有潛在應(yīng)用及研究價(jià)值的半導(dǎo)體或?qū)w材料。
【附圖說明】
[0021]圖1為XRD圖譜，其中b為本發(fā)明制備的納米金/聚酰亞胺復(fù)合薄膜的XRD曲線，a為未復(fù)合納米金的聚酰亞胺薄膜的XRD曲線；
[0022]圖2為納米金/聚酰亞胺復(fù)合薄膜(AuNPs/PI)和未復(fù)合納米金的聚酰亞胺薄膜(PI)的熱重分析曲線；
[0023]圖3為納米金/聚酰亞胺復(fù)合薄膜催化2-硝基苯胺時(shí)監(jiān)測到的紫外圖譜；
[0024]圖4為以未復(fù)合納米金的聚酰亞胺復(fù)合薄膜為對(duì)照催化2-硝基苯胺時(shí)監(jiān)測到的紫外圖譜；
[0025]圖5為納米金/聚酰亞胺復(fù)合薄膜的制備路線。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能一次限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]本發(fā)明中所使用的方法，如無特殊規(guī)定，均為常規(guī)方法，本發(fā)明所使用的試劑，如無特殊規(guī)定，均為市售產(chǎn)品。
[0028]實(shí)施例1
[0029]一種制備上述納米金/聚酰亞胺復(fù)合薄膜的方法，包括如下步驟:
[0030]S1.巰基乙胺穩(wěn)定的納米金粒子的NMP溶液制備:將500uL氯金酸水溶液(93g/L)加入到300mL無水乙醇溶液，然后將ImmoI的巰基乙胺溶解在500uL無水乙醇溶液中，加入到上述溶液中充分?jǐn)嚢?0min，Immol的NaBH4溶解在500uL無水乙醇中并加入到混合溶液中，溶液顏色瞬間由黃色變?yōu)榫萍t色，恒速攪拌I小時(shí)，再加入