CN109385084A - 一种聚苯胺-铁酸锌导电材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚苯胺‑铁酸锌导电材料，还公开了该导电材料的制备方法，包括：(1)制备铁酸锌悬浊液：将铁酸锌颗粒分散在盐酸溶液中，超声处理8～12h，得到铁酸锌悬浊液；(2)制备聚苯胺分散液：将苯胺单体、过硫酸铵溶液和盐酸溶液混合，在0～20℃条件下磁力搅拌20～24h，得到聚苯胺分散液；(3)将所述铁酸锌悬浊液和所述聚苯胺分散液混合，搅拌1～2h，于50～60℃的真空烘箱中干燥6～8h，分别用盐酸和去离子水洗涤，干燥，得到聚苯胺‑铁酸锌导电材料。本发明长得方法制得的聚苯胺‑铁酸锌导电材料中，铁酸锌具有良好的分散性，从而使得该导电材料具有优异的导电性能。

Description

一种聚苯胺-铁酸锌导电材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种聚苯胺-铁酸锌导电材料及其制备方法。
背景技术
随着能源问题的日益严重，高性能电化学能量储存器件的研究变的越来越重要。其中超级电容器由于高的能量密度，充放电速率快，使用寿命长等优点尤其受到关注。
一般说来，超级电容器分为双电层电容器和赝电容器。双电层电容器的电极材料主要是碳材料，例如活性炭、碳纤维、碳纳米管等。最近，二维纳米碳材料石墨烯由于独特的结构特征被广泛运用到超级电容器上，但是由于目前大量制备石墨烯比较困难，在制备过程中由于范德华力的作用，石墨烯容易重新堆积，影响其电化学性能。赝电容器的电极材料主要包括过渡金属氧化物及导电高分子。导电高分子由于成本低廉，较高的电导率等性能受到广泛关注。聚苯胺作为一种重要的导电高分子，具有制备简便，电化学性能可控，环境稳定性好等优点。然而聚苯胺作为超级电容器材料最大的缺点就是其循环稳定性不好。另外一种赝电容器电极材料是过渡金属氧化物，例如四氧化三钴，三氧化二铁，二氧化锰等。一般来说，过渡金属氧化物都具有较高的比电容，但是制备成本较高，可逆性能不好。
纳米铁酸锌具有高的电学性能、高的居里温度以及优异的稳定性，已经广泛的运用到信息存储、电学器件和药物载体等领域。但是，现有技术中，对于聚苯胺-铁酸锌复合导电材料的报道较少。
为此，有必要针对上述问题，提出一种聚苯胺-铁酸锌导电材料及其制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚苯胺-铁酸锌导电材料及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种聚苯胺-铁酸锌导电材料的制备方法，包括：
(1)制备铁酸锌悬浊液：将铁酸锌颗粒分散在盐酸溶液中，超声处理8～12h，得到铁酸锌悬浊液；
(2)制备聚苯胺分散液：将苯胺单体、过硫酸铵溶液和盐酸溶液混合，在0～20℃条件下磁力搅拌20～24h，得到聚苯胺分散液；
(3)将所述铁酸锌悬浊液和所述聚苯胺分散液混合，搅拌1～2h，于50～60℃的真空烘箱中干燥6～8h，分别用盐酸和去离子水洗涤，干燥，得到聚苯胺-铁酸锌导电材料。
优选的，步骤(2)中，所述苯胺单体、所述过硫酸铵、所述盐酸物质的量之比为1:1～5:2～10。
优选的，所述苯胺单体、所述过硫酸铵、所述盐酸物质的量之比为1:1～2:2～5。
优选的，步骤(1)中，所述铁酸锌颗粒的制备方法包括：1)将金属盐和有机线性高分子聚合物加入到溶剂中，搅拌均匀，得混合溶液；2)将所述混合溶液进行静电喷涂，得到前驱体；3)将前驱体以预烧升温速率升温至350～500℃并保温2～4h，然后再以煅烧升温速率升温至700～1000℃并保温1～5h，自然冷却，得到纳米铁酸锌颗粒。
优选的，所述盐酸溶液的浓度为0.05～0.5mol/L。
本发明技术方案还提供一种根据所述的制备方法得到的聚苯胺-铁酸锌导电材料，所述聚苯胺-铁酸锌导电材料中各组分的质量分数分别为：铁酸锌7.5～10％，聚苯胺90～92.5％。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明长得方法制得的聚苯胺-铁酸锌导电材料中，铁酸锌具有良好的分散性，从而使得该导电材料具有优异的导电性能。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明公开一种聚苯胺-铁酸锌导电材料的制备方法，包括：
(1)制备铁酸锌悬浊液：将铁酸锌颗粒分散在盐酸溶液中，超声处理8～12h，得到铁酸锌悬浊液；
(2)制备聚苯胺分散液：将苯胺单体、过硫酸铵溶液和盐酸溶液混合，在0～20℃条件下磁力搅拌20～24h，得到聚苯胺分散液；
(3)将所述铁酸锌悬浊液和所述聚苯胺分散液混合，搅拌1～2h，于50～60℃的真空烘箱中干燥6～8h，分别用盐酸和去离子水洗涤，干燥，得到聚苯胺-铁酸锌导电材料。
上述步骤(2)中，所述苯胺单体、所述过硫酸铵、所述盐酸物质的量之比为1:1～5:2～10，优选的，所述苯胺单体、所述过硫酸铵、所述盐酸物质的量之比为1:1～2:2～5，进一步优选的，所述苯胺单体、所述过硫酸铵、所述盐酸物质的量之比为1:1:2。
上述步骤(1)～(3)中，所述盐酸溶液的浓度为0.05～0.5mol/L，优选的，所述盐酸溶液的浓度为0.1mol/L。
在一实施例中，所述铁酸锌颗粒的制备方法包括：
1)将金属盐和有机线性高分子聚合物加入到溶剂中，搅拌均匀，得混合溶液；
2)将所述混合溶液进行静电喷涂，得到前驱体；
3)将前驱体以预烧升温速率升温至350～500℃并保温2～4h，然后再以煅烧升温速率升温至700～1000℃并保温1～5h，自然冷却，得到纳米铁酸锌颗粒。
实施例
1、制备铁酸锌颗粒
1)将金属盐和有机线性高分子聚合物加入到溶剂中，搅拌均匀，得混合溶液；
2)将所述混合溶液进行静电喷涂，得到前驱体；
3)将前驱体以预烧升温速率升温至450℃并保温3h，然后再以煅烧升温速率升温至850℃并保温2.5h，自然冷却，得到纳米铁酸锌颗粒。
2、制备聚苯胺-铁酸锌导电材料
(1)制备铁酸锌悬浊液：将铁酸锌颗粒分散在0.1mol/L盐酸溶液中，超声处理10h，得到铁酸锌悬浊液；
(2)制备聚苯胺分散液：将苯胺单体、过硫酸铵溶液和0.1mol/L盐酸溶液混合，在5℃条件下磁力搅拌20h，得到聚苯胺分散液，其中，所述苯胺单体、所述过硫酸铵、所述盐酸物质的量之比为1:1:2；
(3)将所述铁酸锌悬浊液和所述聚苯胺分散液混合，搅拌2h，于60℃的真空烘箱中干燥8h，分别用0.1mol/L盐酸和去离子水洗涤，干燥，得到聚苯胺-铁酸锌导电材料。
本发明的技术方案还提供一种根据上述的制备方法得到的聚苯胺-铁酸锌导电材料，所述聚苯胺-铁酸锌导电材料中各组分的质量分数分别为：铁酸锌7.5～10％，聚苯胺90～92.5％。
通过本发明中的方法制备得到的聚苯胺-铁酸锌导电材料中，铁酸锌具有良好的分散性，从而使得该导电材料具有优异的导电性能。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (6)

1.一种聚苯胺-铁酸锌导电材料的制备方法，其特征在于，包括：
(1)制备铁酸锌悬浊液：将铁酸锌颗粒分散在盐酸溶液中，超声处理8～12h，得到铁酸锌悬浊液；
(2)制备聚苯胺分散液：将苯胺单体、过硫酸铵溶液和盐酸溶液混合，在0～20℃条件下磁力搅拌20～24h，得到聚苯胺分散液；
(3)将所述铁酸锌悬浊液和所述聚苯胺分散液混合，搅拌1～2h，于50～60℃的真空烘箱中干燥6～8h，分别用盐酸和去离子水洗涤，干燥，得到聚苯胺-铁酸锌导电材料。
2.根据权利要求1所述的聚苯胺-铁酸锌导电材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述苯胺单体、所述过硫酸铵、所述盐酸物质的量之比为1:1～5:2～10。
3.根据权利要求2所述的聚苯胺-铁酸锌导电材料的制备方法，其特征在于，所述苯胺单体、所述过硫酸铵、所述盐酸物质的量之比为1:1～2:2～5。
4.根据权利要求1所述的聚苯胺-铁酸锌导电材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述铁酸锌颗粒的制备方法包括：1)将金属盐和有机线性高分子聚合物加入到溶剂中，搅拌均匀，得混合溶液；2)将所述混合溶液进行静电喷涂，得到前驱体；3)将前驱体以预烧升温速率升温至350～500℃并保温2～4h，然后再以煅烧升温速率升温至700～1000℃并保温1～5h，自然冷却，得到纳米铁酸锌颗粒。
5.根据权利要求1所述的聚苯胺-铁酸锌导电材料的制备方法，其特征在于，所述盐酸溶液的浓度为0.05～0.5mol/L。
6.一种根据权利要求1所述的制备方法得到的聚苯胺-铁酸锌导电材料，其特征在于，所述聚苯胺-铁酸锌导电材料中各组分的质量分数分别为：铁酸锌7.5～10％，聚苯胺90～92.5％。
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