CN103361704B - 铜离子电化学掺杂聚苯胺材料的制备方法及用途 - Google Patents

铜离子电化学掺杂聚苯胺材料的制备方法及用途 Download PDF

Info

Publication number
CN103361704B
CN103361704B CN201310307847.XA CN201310307847A CN103361704B CN 103361704 B CN103361704 B CN 103361704B CN 201310307847 A CN201310307847 A CN 201310307847A CN 103361704 B CN103361704 B CN 103361704B
Authority
CN
China
Prior art keywords
polyaniline
electrode
copper ion
ion doped
mentioned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310307847.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103361704A (zh
Inventor
徐惠
张俊龙
吴君霞
张宝骞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzhou University of Technology
Original Assignee
Lanzhou University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzhou University of Technology filed Critical Lanzhou University of Technology
Priority to CN201310307847.XA priority Critical patent/CN103361704B/zh
Publication of CN103361704A publication Critical patent/CN103361704A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103361704B publication Critical patent/CN103361704B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

铜离子电化学掺杂聚苯胺材料的制备方法及用途，将浓度为0.2～1.0mol/L质子酸掺杂剂、浓度为0.1～0.8mol/L苯胺单体和浓度为０.1～0.4mol/L铜离子掺杂剂混合均匀后，利用循环伏安法技术电解上述电解质溶液，反应温度为常温，电解后工作电极上附着的产物即为铜离子掺杂后的聚苯胺纳米粒子。铜离子掺杂的聚苯胺纳米粒子粒径均匀，呈棒状。本发明产物铜离子掺杂聚苯胺纳米粒子在不同充放电流密度的比电容明显高于纯聚苯胺，且其循环稳定性能也有一定的提高。

Description

铜离子电化学掺杂聚苯胺材料的制备方法及用途
技术领域
本发明属于电化学合成领域和电容器领域，具体涉及铜离子电化学掺杂聚苯胺材料的制备方法及其应用。
背景技术
电化学沉积是获得铜离子掺杂聚苯胺材料最便捷的方法之一。同时研究表明铜离子掺杂量对聚苯胺材料的电化学性能有直接的影响。聚苯胺(PANI)的线性高分子链含有大量的氨基和亚氨基，对金属离子具有良好的络合作用，因此各种金属离子（锌离子等）已被用作掺杂剂，对聚苯胺材料进行掺杂，但受到聚苯胺本身性质的制约，所制备的聚苯胺循环寿命并不高，从而影响其最终性能。
发明内容
本发明的目的是提高聚苯胺的比电容和循环稳定性能。
本发明是铜离子电化学掺杂聚苯胺材料的制备方法，其方法的步骤为：
（1）取0.1～0.4 mol/L CuSO4··5H2O和0.1～0.8 mol/L的苯胺，加入到浓度为0.2～1.0 mol/L 的硫酸溶液中溶解，置于电解池中；
（2）取不锈钢网，分别在丙酮、无水乙醇和蒸馏水中超声5~10min洗涤；
（3）将上述（2）中的不锈钢网作为工作电极，铂电极作为辅助电极，甘汞电极作为参比电极，置于上述（1）中的电解池中；
（4）采用循环伏安电沉积法电解上述（1）中的电解液，电位窗口为-0.2~0.9V，扫描速度为0.02V/s，扫描段数为71；
（5）将上述（4）中工作电极产物分别在0.2～1.0 mol/L的硫酸溶液和蒸馏水中洗涤，在烘箱中于60℃干燥，即得产品。
采用以上所述方法制备的铜离子掺杂聚苯胺材料，作为电化学传感器的用途，或者作为超级电容器的用途，或者作为光学材料的用途，或者作为污染、腐蚀抑制的用途，或者作为微波吸收的用途。
本发明的有益之处是：1、以聚苯胺为本体，属大宗工业原料，原料易购。2、以铜离子为掺杂剂，原料易得。3、通过电化学掺杂方法制备材料。其反应条件温和，无需高温高压等极端条件；通过调节铜离子浓度，可以获得不同铜离子含量的材料。4、所获得的电极材料具有比电容高，循环稳定性能好的优点。
附图说明
图1和图2是所制备聚苯胺材料的SEM图，图3和图4是所制备铜离子掺杂聚苯胺材料的SEM图，图5是所制备聚苯胺和铜离子掺杂聚苯胺材料充放电图，图6是所制备聚苯胺和铜离子掺杂聚苯胺材料循环寿命图。
具体实施方式
本发明是一种铜离子电化学掺杂聚苯胺材料制备方法及其应用，其步骤为：
（1）取０.1～0.4 mol/L CuSO4··5H2O和0.1～0.8 mol/L的苯胺，加入到浓度为0.2～1.0 mol/L 的硫酸溶液中溶解，置于电解池中；
（2）取不锈钢网，分别在丙酮、无水乙醇和蒸馏水中超声5~10min洗涤；
（3）将上述（2）中的不锈钢网作为工作电极，铂电极作为辅助电极，甘汞电极作为参比电极，置于上述（1）中的电解池中；
（4）采用循环伏安电沉积法电解上述（1）中的电解液，电位窗口为-0.2~0.9V，扫描速度为0.02V/s，扫描段数为71；
（5）将上述（4）中工作电极产物分别在0.2～1.0 mol/L的硫酸溶液和蒸馏水中洗涤，在烘箱中于60℃干燥若干小时。
上述方法获得的铜离子掺杂聚苯胺的比电容提高了5~20%以及循环寿命相对纯聚苯胺提高10%~30%。
下面用更为具体的实施例进一步展开本发明。
实施例1：
取0.55mol的苯胺，加入到30 mL浓度为0.5mol/L 的硫酸溶液中溶解，置于电解池中，然后取不锈钢网，分别在丙酮、无水乙醇和蒸馏水中超声5~10min洗涤，将不锈钢网作为工作电极，铂电极作为辅助电极，甘汞电极作为参比电极，置于上述电解池中。于常温下，分别与电化学工作站的接头连接，实验参数设置：循环伏安电沉积法，电位窗口为-0.2~0.9V，扫描速度为0.02V/s，扫描段数为71，实验结束后将工作电极产物分别在0.5mol/L的硫酸溶液和蒸馏水中洗涤，在烘箱中于60℃干燥12h。如图1和图2所示，所获得纯聚苯胺呈棒状；如图5所示，曲线a是所获得纯聚苯胺充放电曲线，纯聚苯胺充放电明显不如铜离子掺杂聚苯胺的充放电；如图6所示，所获得纯聚苯胺的循环寿命曲线，由图可见，纯聚苯胺稳定性明显不如铜离子掺杂聚苯胺的稳定性。
实施例2：
取0.7490gCuSO4··5H2O和0.55mol的苯胺，加入到30 mL浓度为0.5mol/L 的硫酸溶液中溶解，置于电解池中，然后取不锈钢网，分别在丙酮、无水乙醇和蒸馏水中超声5~10min洗涤，将不锈钢网作为工作电极，铂电极作为辅助电极，甘汞电极作为参比电极，置于上述电解池中。于常温下，分别与电化学工作站的接头连接，实验参数设置：循环伏安电沉积法，电位窗口为-0.2~0.9V，扫描速度为0.02V/s，扫描段数为71，实验结束后将工作电极产物分别在0.5mol/L的硫酸溶液和蒸馏水中洗涤，在烘箱中于60℃干燥12h；如图5所示，b曲线是所获得PANI/ 0.1 M Cu2+充放电曲线，由图可见，PANI/ 0.1 M Cu2+充放电明显比纯聚苯胺的充放电好。
实施例3：
取1.4980gCuSO4··5H2O和0.55mol的苯胺，加入到30 mL浓度为0.5mol/L 的硫酸溶液中溶解，置于电解池中，然后取不锈钢网，分别在丙酮、无水乙醇和蒸馏水中超声5~10min洗涤，将不锈钢网作为工作电极，铂电极作为辅助电极，甘汞电极作为参比电极，置于上述电解池中。于常温下，分别与电化学工作站的接头连接，实验参数设置：循环伏安电沉积法，电位窗口为-0.2~0.9V，扫描速度为0.02V/s，扫描段数为71，实验结束后将工作电极产物分别在0.5mol/L的硫酸溶液和蒸馏水中洗涤，在烘箱中于60℃干燥12h。如图3和图4所示，所获得铜离子掺杂聚苯胺呈棒状，但表面分布着颗粒；如图5所示，c曲线是所获得PANI/ 0.2 M Cu2+充放电曲线，由图可见，PANI/ 0.2 M Cu2+充放电明显比纯聚苯胺的充放电好；如图6所示，所获得纯聚苯胺的循环寿命曲线, 由图可见，铜离子掺杂聚苯胺稳定性明显比纯聚苯胺的稳定性好。
实施例4：
取2.2471gCuSO4··5H2O和0.55mol的苯胺，加入到30 mL浓度为0.5mol/L 的硫酸溶液中溶解，置于电解池中，然后取不锈钢网，分别在丙酮、无水乙醇和蒸馏水中超声5~10min洗涤，将不锈钢网作为工作电极，铂电极作为辅助电极，甘汞电极作为参比电极，置于上述电解池中。于常温下，分别与电化学工作站的接头连接，实验参数设置：循环伏安电沉积法，电位窗口为-0.2~0.9V，扫描速度为0.02V/s，扫描段数为71，实验结束后将工作电极产物分别在0.5mol/L的硫酸溶液和蒸馏水中洗涤，在烘箱中于60℃干燥12h；如图5所示，d曲线是所获得PANI/ 0.3 M Cu2+充放电曲线，由图可见，PANI/ 0.3 M Cu2+充放电明显比纯聚苯胺的充放电好。
实施例5：
取2.9962gCuSO4··5H2O和0.55mol的苯胺，加入到30 mL浓度为0.5mol/L 的硫酸溶液中溶解，置于电解池中，然后取不锈钢网，分别在丙酮、无水乙醇和蒸馏水中超声5~10min洗涤，将不锈钢网作为工作电极，铂电极作为辅助电极，甘汞电极作为参比电极，置于上述电解池中。于常温下，分别与电化学工作站的接头连接，实验参数设置：循环伏安电沉积法，电位窗口为-0.2~0.9V，扫描速度为0.02V/s，扫描段数为71，实验结束后将工作电极产物分别在0.5mol/L的硫酸溶液和蒸馏水中洗涤，在烘箱中于60℃干燥12h；如图5所示，e曲线是所获得PANI/ 0.4 M Cu2+充放电曲线，由图可见，PANI/ 0.4 M Cu2+充放电明显比纯聚苯胺的充放电好。
本发明以聚苯胺为本体，CuSO4··5H2O为掺杂剂，结合电化学技术，制备对聚苯胺电化学性能有提高的铜离子掺杂聚苯胺材料，并且其电化学性能相对纯聚苯胺都有提高。铜离子通过电化学条件，与聚苯胺上的含氮基团进行络合，最终形成铜离子掺杂聚苯胺材料。该法所采用原料均为大宗工业产品，原料易得。所制备的铜离子掺杂聚苯胺材料在电化学传感器、超级电容器、光学材料、污染、腐蚀抑制、微波吸收等领域具有潜在的用途，其中本发明在电容器领域的应用给出了很好的佐证。

Claims (2)

1.铜离子电化学掺杂聚苯胺材料的制备方法，其步骤为：
（1）取0.1～0.4 mol/L CuSO4··5H2O和0.1～0.8 mol/L的苯胺，加入到浓度为0.2～1.0 mol/L 的硫酸溶液中溶解，置于电解池中；
（2）取不锈钢网，分别在丙酮、无水乙醇和蒸馏水中超声5~10min洗涤；
（3）将上述（2）中的不锈钢网作为工作电极，铂电极作为辅助电极，甘汞电极作为参比电极，置于上述（1）中的电解池中；
（4）采用循环伏安电沉积法电解上述（1）中的电解液，电位窗口为-0.2~0.9V，扫描速度为0.02V/s，扫描段数为71；
（5）将上述（4）中工作电极产物分别在0.2～1.0 mol/L的硫酸溶液和蒸馏水中洗涤，在烘箱中于60℃干燥，即得产品。
2.采用权利要求1所述方法制备的铜离子掺杂聚苯胺材料，作为超级电容器的用途。
CN201310307847.XA 2013-07-22 2013-07-22 铜离子电化学掺杂聚苯胺材料的制备方法及用途 Expired - Fee Related CN103361704B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310307847.XA CN103361704B (zh) 2013-07-22 2013-07-22 铜离子电化学掺杂聚苯胺材料的制备方法及用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310307847.XA CN103361704B (zh) 2013-07-22 2013-07-22 铜离子电化学掺杂聚苯胺材料的制备方法及用途

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103361704A CN103361704A (zh) 2013-10-23
CN103361704B true CN103361704B (zh) 2015-08-19

Family

ID=49363928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310307847.XA Expired - Fee Related CN103361704B (zh) 2013-07-22 2013-07-22 铜离子电化学掺杂聚苯胺材料的制备方法及用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103361704B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104674324B (zh) * 2015-03-03 2017-05-24 南通南京大学材料工程技术研究院 一种杂多酸掺杂聚苯胺涂层的制备方法
CN107768150B (zh) * 2017-10-26 2019-10-11 吉林大学 一种以碳布为基底的铜离子掺杂聚苯胺电极及其制备方法
CN108130552B (zh) * 2017-12-27 2020-11-06 东莞理工学院 一种聚苯胺氧化亚铜复合材料及其制备方法和应用
CN109594112B (zh) * 2018-12-17 2021-04-09 哈尔滨工业大学 一种高变色响应速度双面聚苯胺电致变色薄膜的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102592837A (zh) * 2012-03-12 2012-07-18 河北师范大学 制备超级电容器用四氯合金属季铵盐掺杂聚苯胺电极的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7132680B2 (en) * 2003-06-09 2006-11-07 International Business Machines Corporation Organic field-effect transistor and method of making same based on polymerizable self-assembled monolayers

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102592837A (zh) * 2012-03-12 2012-07-18 河北师范大学 制备超级电容器用四氯合金属季铵盐掺杂聚苯胺电极的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
过渡金属离子修饰聚苯胺电极的表征及性能研究;甄晓燕;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技工辑》;20110915;第2页第4段，第6页倒数第1段，第7页第1段 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103361704A (zh) 2013-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hu et al. Polyaniline/SnO2 nanocomposite for supercapacitor applications
CN103361704B (zh) 铜离子电化学掺杂聚苯胺材料的制备方法及用途
Li et al. Investigation of polyaniline co-doped with Zn2+ and H+ as the electrode material for electrochemical supercapacitors
CN106340398B (zh) 一种超级电容器电极材料镍钴氢氧化物与钼氧化物复合材料的制备方法
Li et al. Preparation and electrochemical properties of RuO2/polyaniline electrodes for supercapacitors
CN105869916B (zh) 一种羟基氧化钴纳米管电极的制备方法
CN103224704B (zh) 一种聚苯胺/聚吡咯二元复合纳米管的制备方法
CN107731545A (zh) 一种聚苯胺基mof纳米复合材料柔性超级电容器及制备方法
CN101546650B (zh) 一种超级电容器电极材料及其制备
CN103854875A (zh) 聚苯胺/MnO2复合物修饰三维石墨烯复合材料及其制备方法和应用
CN102468056A (zh) 超级电容器电极材料及制法和应用
CN110060883A (zh) 一种水系电解液及其应用
CN102760583A (zh) 一种中空蜂窝状MnO2/C微纳米球和微米棒的制备方法
CN105842318A (zh) 一种用于痕量铅离子检测的石墨烯-聚吡咯电化学传感器的制备方法及应用
CN109161915A (zh) 基于熔盐利用煤制备超级电容器用活性炭粉的方法
Shaikh et al. Electrochemical supercapacitors of electrodeposited PANI/H-RuO2 hybrid nanostructure
CN108531954B (zh) 聚苯胺/二维层状碳化钛复合材料的电化学制备方法
Hu et al. Using silkworm excrement and spent lead paste to prepare additives for improving the cycle life of lead-acid batteries
Tu et al. Preparation of porous nanorod polyaniline film and its high electrochemical capacitance performance
CN104672447B (zh) 一种高比电容聚吡咯的制备方法
CN104821234A (zh) 一种高铝粉/改性秸秆复合电极材料及其制备方法
CN104928713A (zh) 导电聚合物包覆的镍基产氢电极的制备方法及其用途
CN104003377B (zh) 一种高比电容的还原氧化石墨烯的制备方法
CN102592837B (zh) 制备超级电容器用四氯合金属季铵盐掺杂聚苯胺电极的方法
CN102911357A (zh) 聚苯胺/凹凸棒土导电复合材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150819

Termination date: 20180722

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee