電泳沉積制備形貌可控的導電聚苯胺膜的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及導電聚苯胺膜的制備方法，具體涉及電泳沉積制備形貌可控的導電聚苯胺膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]導電聚合物又稱導電高分子，是由具有共軛雙鍵的高分子主鏈經(jīng)化學或電化學摻雜而顯示半導體甚至導體性質(zhì)的聚合物。通過可逆的摻雜-脫摻雜能夠?qū)崿F(xiàn)導電性能的轉(zhuǎn)換，可根據(jù)使用的需要在絕緣體、半導體和導體之間進行調(diào)節(jié)。導電聚合物所具有的物理化學性能，是迄今為止任何材料都無法比擬的。
[0003]聚苯胺在空氣中有良好的穩(wěn)定性、較高的電導率、較低的成本及結(jié)構(gòu)的多樣化、特殊的摻雜機制等，是最具應用前景的導電高聚物之一。但是，由于分子間的強烈作用和高剛性鏈，處于導電態(tài)的摻雜聚苯胺幾乎不溶于任何溶劑，加熱直至分解仍不熔融，綜合力學性能較差，無法用傳統(tǒng)方法直接成型加工，這在很大程度上限制了它的應用，制備聚苯胺膜是解決其難加工問題的一種有效途徑。使用苯胺單體為原料，在酸體系下，采用電化學沉積的方法制備聚苯胺膜是較為有效的一種成膜方法，但是該方法獲得的聚苯胺膜的形貌難以控制，難以滿足一些對材料形貌具有特殊要求的領域，如聚苯胺分子導線、分子線圈、分子器件及傳感器等應用領域，即在很多前沿領域的應用受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供電泳沉積制備形貌可控的導電聚苯胺膜的方法，具有方法簡單、電化學性能良好的特點。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:電泳沉積制備形貌可控的導電聚苯胺膜的方法，包括以下步驟:
1)清洗氧化銦導電玻璃(ΙΤ0)作為工作電極，依次用丙酮、乙醇、蒸餾水在超聲波清洗機中各超聲20min，并在40°C下干燥2h，洗凈的工作電極放入密封袋中保存待用；
2)取導電聚苯胺(PANI)粉末，溶于甲酸中得到濃度為lg/L的PANI甲酸溶液，以PANI甲酸溶液為分散介質(zhì)，以乙腈為分散劑，配置濃度為0.01-0.5 g/L的PANI溶膠；
3)取PANI溶膠至燒杯中，將工作電極與鉑片電極固定，鉑片電極連接正極，工作電極連接負極，接通直流工作電源，控制沉積電壓為50?150V，沉積時間為60?300s，沉積完成后，用蒸餾水淋洗鉑片電極，避光晾干，在工作電極上沉積得PANI膜。
[0006]所述的PANI可為化學合成的，具有不同形貌的PANI及其復合材料，包括納米棒狀、納米管狀、納米纖維狀、納米線狀、片狀，球狀，制備的PANI膜可保持原有的PANI形貌，即與其原有的化學合成所得的PANI形貌一致。
[0007]所述的工作電極與鉑片電極的面積一致。
[0008]本發(fā)明具有以下有益效果:
通過化學合成的導電聚苯胺為電解質(zhì)，以直流電源為工作電源，鉑片電極為對電極，采用電泳沉積的方法在氧化銦導電玻璃工作電極上制備得具有較佳電化學性能的導電聚苯胺膜，利用化學合成法較為容易的控制導電聚苯胺的微觀形貌，如納米棒狀、納米管狀、納米纖維狀、納米線狀、片狀，球狀等。經(jīng)該方法制備的導電聚苯胺膜的微觀形貌與其原有的化學合成所得的導電聚苯胺形貌一致，即使用本發(fā)明的方法可根據(jù)化學法較為容易的調(diào)節(jié)導電聚苯胺的微觀形貌，從而控制導電聚苯胺膜的微觀形貌，同時具有良好的電化學性能。
【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0010]實施例一:
1)清洗氧化銦導電玻璃(ΙΤ0)作為工作電極，依次用丙酮、乙醇、蒸餾水在超聲波清洗機中各超聲20min，并在40°C下干燥2h，洗凈的工作電極放入密封袋中保存待用；
2)取具有納米纖維狀形貌的導電聚苯胺(PANI)粉末，溶于甲酸中得到濃度為為lg/L的PANI甲酸溶液，以PANI甲酸溶液為分散介質(zhì)，以乙腈為分散劑，配置濃度為0.01g/L的PANI溶膠；
3)取PANI溶膠至燒杯中，將工作電極與鉑片電極(對電極)固定，鉑片電極連接正極，工作電極連接負極，接通直流工作電源，控制沉積電壓為50V，沉積時間為60s，沉積完成后，用蒸餾水淋洗鉑片電極，避光晾干，在工作電極上沉積得具有納米纖維狀形貌的PANI膜。
[0011]實施例二:
1)清洗氧化銦導電玻璃(ΙΤ0)作為工作電極，依次用丙酮、乙醇、蒸餾水在超聲波清洗機中各超聲20min，并在40°C下干燥2h，洗凈的工作電極放入密封袋中保存待用；
2)取具有納米纖維狀形貌的導電聚苯胺(PANI)粉末，溶于甲酸中得到濃度為為lg/L的PANI甲酸溶液，以PANI甲酸溶液為分散介質(zhì)，以乙腈為分散劑，配置濃度為0.5g/L的PANI溶膠；
3)取PANI溶膠至燒杯中，將工作電極與鉑片電極(對電極)固定，鉑片電極連接正極，工作電極連接負極，接通直流工作電源，控制沉積電壓為150V，沉積時間為300s，沉積完成后，用蒸餾水淋洗鉑片電極，避光晾干，在工作電極上沉積得具有納米纖維狀形貌的PANI膜。
[0012]實施例三:
1)清洗氧化銦導電玻璃(ΙΤ0)作為工作電極，依次用丙酮、乙醇、蒸餾水在超聲波清洗機中各超聲20min，并在40°C下干燥2h，洗凈的工作電極放入密封袋中保存待用；
2)取具有納米管狀形貌的導電聚苯胺(PANI)粉末，溶于甲酸中得到濃度為為lg/L的PANI甲酸溶液，以PANI甲酸溶液為分散介質(zhì)，以乙腈為分散劑，配置濃度為0.3g/L的PANI溶膠；
3)取PANI溶膠至燒杯中，將工作電極與鉑片電極(對電極)固定，鉑片電極連接正極，工作電極連接負極，接通直流工作電源，控制沉積電壓為100V，沉積時間為210s，沉積完成后，用蒸餾水淋洗鉑片電極，避光晾干，在工作電極上沉積得具有納米管狀形貌的PANI膜。
[0013]實施例四:
1)清洗氧化銦導電玻璃(ΙΤ0)作為工作電極，依次用丙酮、乙醇、蒸餾水在超聲波清洗機中各超聲20min，并在40°C下干燥2h，洗凈的工作電極放入密封袋中保存待用； 2)取具有納米管狀形貌的導電聚苯胺(PANI)粉末，溶于甲酸中得到濃度為為lg/L的PANI甲酸溶液，以PANI甲酸溶液為分散介質(zhì)，以乙腈為分散劑，配置濃度為0.4g/L的PANI溶膠；
3)取PANI溶膠至燒杯中，將工作電極與鉑片電極(對電極)固定，鉑片電極連接正極，工作電極連接負極，接通直流工作電源，控制沉積電壓為140V，沉積時間為280s，沉積完成后，用蒸餾水淋洗鉑片電極，避光晾干，在工作電極上沉積得具有納米管狀形貌的PANI膜。
【主權(quán)項】
1.電泳沉積法制備形貌可控的導電聚苯胺膜，其特征在于，包括以下步驟: 1)清洗氧化銦導電玻璃(ITO)作為工作電極，依次用丙酮、乙醇、蒸餾水在超聲波清洗機中各超聲20min，并在40°C下干燥2h，洗凈的工作電極放入密封袋中保存待用； 2)取導電聚苯胺(PANI)粉末，溶于甲酸中得到濃度為lg/L的PANI甲酸溶液，以PANI甲酸溶液為分散介質(zhì)，以乙腈為分散劑，配置濃度為0.01-0.5 g/L的PANI溶膠； 3)取PANI溶膠至燒杯中，將工作電極與鉑片電極固定，鉑片電極連接正極，工作電極連接負極，接通直流工作電源，控制沉積電壓為50~150V，沉積時間為60~300s，沉積完成后，用蒸餾水淋洗鉑片電極，避光晾干，在工作電極上沉積得PANI膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳沉積法制備形貌可控的導電聚苯胺膜，其特征在于: 所述的PANI可為化學合成的，具有不同形貌的PANI及其復合材料，如納米棒狀、納米管狀、納米纖維狀、納米線狀、片狀，球狀等； 經(jīng)該方法制備的PANI膜可以保持原有的PANI形貌，即與其原有的化學合成所得的PANI形貌一致。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電泳沉積法制備形貌可控的導電聚苯胺膜，其特征在于，所述的工作電極與鉑片電極的面積一致。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述電泳沉積法制備形貌可控的導電聚苯胺膜，其特征在于，包括以下步驟: 1)清洗氧化銦導電玻璃(ΙΤ0)作為工作電極，依次用丙酮、乙醇、蒸餾水在超聲波清洗機中各超聲20min，并在40°C下干燥2h，洗凈的工作電極放入密封袋中保存待用； 2)取具有納米纖維狀形貌的導電聚苯胺(PANI)粉末，溶于甲酸中得到濃度為為lg/L的PANI甲酸溶液，以PANI甲酸溶液為分散介質(zhì)，以乙腈為分散劑，配置濃度為0.25 g/L的PANI溶膠； 3)取PANI溶膠至燒杯中，將工作電極與鉑片電極固定，鉑片電極連接正極，工作電極連接負極接通直流工作電源，控制沉積電壓為100V，沉積時間為150s，沉積完成后，用蒸餾水淋洗鉑片電極，避光晾干，在工作電極上沉積得具有納米纖維狀形貌的PANI膜。
【專利摘要】電泳沉積制備形貌可控的導電聚苯胺膜的方法，包括以下步驟：1）清洗氧化銦導電玻璃（ITO）作為工作電極，依次用丙酮、乙醇、蒸餾水在超聲波清洗機中各超聲20min，并在40℃下干燥2h，洗凈的工作電極放入密封袋中保存待用；2）取導電聚苯胺（PANI）粉末，溶于甲酸中得到濃度為1g/L的PANI甲酸溶液，以PANI甲酸溶液為分散介質(zhì)，以乙腈為分散劑，配置濃度為0.01~0.5g/L的PANI溶膠；3）取PANI溶膠至燒杯中，將工作電極與鉑片電極固定，鉑片電極連接正極，工作電極連接負極，接通直流工作電源，控制沉積電壓和沉積時間，沉積完成后，用蒸餾水淋洗鉑片電極，避光晾干，在工作電極上沉積得PANI膜；具有方法簡單、電化學性能良好的特點。
【IPC分類】B82Y40/00, B82Y30/00, C25D13/06
【公開號】CN105297113
【申請?zhí)枴緾N201510820040
【發(fā)明人】邵亮, 姬占有, 張旭霞, 王乾, 王曉穎
【申請人】陜西科技大學
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月24日