CN112490016A - 一种纳米复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米复合材料及其制备方法与应用，所述方法包括：获得单分散聚苯乙烯微球，将所述单分散聚苯乙烯微球的表面进行氨基化改性，获得氨基化聚苯乙烯微球；将所述氨基化聚苯乙烯微球单层地排列在FTO导电面上，获得FTO@PS复合电极材料；获得引发剂的酸性水溶液；将苯胺溶解在酸性水溶液中获得苯胺溶液；将所述FTO@PS复合电极材料和所述引发剂的酸性水溶液加入所述苯胺溶液中，于冰水浴条件下反应获得FTO@PS@PANI纳米复合材料。本发明采用原位合成法得到的纳米复合材料不仅形貌可控，结构稳定，排列规整，重复性好，具有良好的电化学性能，且工艺简单、生产成本低、对环境无污染，可作为超级电容器电极材料。
Description
技术领域
本发明涉及导电材料技术领域，特别涉及一种纳米复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
聚苯胺具有导电性好、稳定性高、理论比电容高以及合成成本低等优点，被作为电极材料广泛地应用于超级电容器领域中。通常采用模板法来合成聚苯胺，例如以过渡金属氧化物、碳材料和聚合物等作为模板，可以合成各种不同形貌的聚苯胺，但是仍存在重复性不好、排列不规整的问题，例如kim等人用聚苯乙烯微球作为模板合成了海胆状的聚苯胺，但此方法合成的PS@PANI结构存在随意堆积，排列不规整等问题。
因此，如何提供一种形貌可控，结构稳定，排列规整，重复性好，同时具有良好的电化学性能的纳米复合材料及其制备方法，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的是提供一种纳米复合材料及其制备方法与应用，制备得到纳米复合材料不仅形貌可控，结构稳定，排列规整，重复性好，同时具有良好的电化学性能。
为了实现上述目的，本发明提供一种纳米复合材料的制备方法，所述方法包括：
获得单分散聚苯乙烯微球，将所述单分散聚苯乙烯微球的表面进行氨基化改性，获得氨基化聚苯乙烯微球；
将所述氨基化聚苯乙烯微球单层地排列在FTO导电面上，获得FTO@PS复合电极材料；
获得引发剂的酸性水溶液；将苯胺溶解在酸性水溶液中获得苯胺溶液；将所述FTO@PS复合电极材料和所述引发剂的酸性水溶液加入所述苯胺溶液中，于冰水浴条件下反应，获得FTO@PS@PANI的纳米复合材料。
进一步地，所述获得单分散聚苯乙烯微球的方法包括无皂乳液聚合法、分散聚合法、乳液聚合法中的一种。
进一步地，所述将所述单分散聚苯乙烯微球的表面进行氨基化改性，获得氨基化聚苯乙烯微球，具体包括：
将丙烯酰胺加入到所述单分散聚苯乙烯微球中反应，反应完全后经固液分离、洗涤和干燥，获得氨基化聚苯乙烯微球。
进一步地，所述将所述氨基化聚苯乙烯微球单层地排列在FTO导电面上，具体包括：
将所述氨基化聚苯乙烯微球分散到有机溶液中得到混合液，获得氨基化聚苯乙烯微球溶液；
用膜分析仪将所述混合液中的氨基化聚苯乙烯微球单层地排列到FTO导电面上。
进一步地，所述有机溶液包括有机溶剂和去离子水；所述有机溶剂包括正丁醇、乙醇中的一种；
其中，所述有机溶剂为正丁醇时，所述氨基化聚苯乙烯的质量(g)：正丁醇的体积(mL)：去离子水的体积(mL)＝(0.1～0.3)：1：(1.6～2.0)。
所述洗涤时，采用去离子水进行洗涤，不需要购买溶剂乙醇、丙酮等，可以实现环保的同时降低实验成本。
进一步地，所述酸性水溶液为浓度0.2M～0.5M的硫酸溶液。
进一步地，所述引发剂为过硫酸铵，所述引发剂的酸性水溶液中过硫酸铵的浓度为0.002M～0.006M；所述苯胺与所述过硫酸铵的摩尔比为1:2～2:1。
进一步地，所述将所述FTO@PS复合电极材料和所述引发剂的酸性水溶液加入所述苯胺溶液中，具体包括：
先将所述FTO@PS复合电极材料竖直放入所述苯胺溶液中，后将所述引发剂的酸性水溶液逐滴滴加到所述苯胺溶液中。
本发明还提供了采用所述的方法制备得到的纳米复合材料。
本发明还提供了所述纳米复合材料在作为超级电容器的电极材料中的应用。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供的一种纳米复合材料及其制备方法，采用原位合成法制备得到了具有FTO@PS@PANI结构的纳米复合材料，不仅形貌可控，结构稳定，排列规整，重复性好，同时具有良好的电化学性能，比电容可达到753F/g，解决了现有技术中的纳米复合材料的结构存在随意堆积，排列不规整等问题。且涉及到的整个过程步骤简单，工艺条件易控制，未采用特别大型或者昂贵的仪器，实验条件容易实现，便于放大制备，因此该制备方法具有工艺简单、重复性好、条件温和、安全、设备投资少、生产成本低、对环境无污染等优点，该纳米复合材料在太阳能电池、导电元器件、超级电容器的电极材料、光电催化、传感器等方面具有良好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例1制备的FTO@PS@PANI纳米复合材料的扫描电镜图；
图2为本发明实施例1制备的FTO@PS@PANI纳米复合材料在10mV/s扫描速率下的循环伏安图；
图3为本发明实施例提供的一种纳米复合材料的制备方法的流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买获得或者可通过现有方法获得。
本发明实施例提供一种纳米复合材料，总体思路如下：
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种纳米复合材料的制备方法，如图3所示，所述方法包括：
S1、获得单分散聚苯乙烯微球，将所述单分散聚苯乙烯微球的表面进行氨基化改性，获得氨基化聚苯乙烯微球；
S2、将所述氨基化聚苯乙烯微球单层地排列在FTO导电面上，获得FTO@PS复合电极材料；
S3、获得引发剂的酸性水溶液；将苯胺溶解在酸性水溶液中获得苯胺溶液；将所述FTO@PS复合电极材料和所述引发剂的酸性水溶液加入所述苯胺溶液中，于冰水浴条件下反应，获得FTO@PS@PANI的纳米复合材料。
本发明提供的一种纳米复合材料及其制备方法，采用原位合成法制备得到了具有FTO@PS@PANI结构的纳米复合材料，不仅形貌可控，结构稳定，排列规整，重复性好，同时具有良好的电化学性能，解决了现有技术中的纳米复合材料的结构存在随意堆积，排列不规整等问题。且涉及到的整个过程步骤简单，工艺条件易控制，未采用特别大型或者昂贵的仪器，实验条件容易实现，便于放大制备，因此本发明的制备方法具有工艺简单、重复性好、条件温和、安全、设备投资少、生产成本低、对环境无污染等优点，该纳米复合材料在太阳能电池、导电元器件、超级电容器的电极材料、光电催化、传感器等方面具有良好的应用前景。
本发明提供的一种纳米复合材料的制备方法中涉及到的机理为：在聚合反应发生的初始阶段，苯胺分子被吸附到氨基化PS球表面上以形成活性成核中心，随后这些活性位点可以最小化聚苯胺在氨基化PS球基质上垂直生长的界面能势垒，进而在氨基化PS球基材上生长出紧密的颗粒层；随着反应时间的增加，这些致密的颗粒层进一步聚合成大量的聚苯胺结节，而这些结节将通过苯胺对位的亲电取代反应进一步聚合形成较长的聚合物链。同时，具有1D结构的许多苯胺低聚物存在于反应溶液中，其可与聚苯胺结节连接以产生短聚苯胺纳米纤维。最终，短的聚苯胺纳米纤维将在更长的反应时间下演变良好取向的聚苯胺纳米纤维包覆在氨基化PS球表面。所述纳米复合材料中PS规整排列在FTO上，然后聚苯胺均匀生长在PS的表面。
本发明实施例中需要将聚苯乙烯微球氨基化改性后才能单层地排列在FTO导电面上，且只有氨基化才能实现，是因为氨基化改性之后，与FTO表面形成相互作用力，更有助于PS规整排列在FTO上。
作为优选的实施方式，所述步骤S1中，所述获得单分散聚苯乙烯微球的方法包括无皂乳液聚合法、分散聚合法、乳液聚合法中的一种。本发明实施例中具体采用的是无皂乳液聚合法，具体地：将乙醇、去离子水和聚乙烯吡咯烷酮加入到四颈烧瓶中，在氮气氛围下反应20min，氮气氛围目的在于除去氧气，以免产生非目标产物，阻碍聚合，后将苯乙烯和偶氮二异丁腈加入其中并继续反应；所述反应条件为氮气的氛围中，70℃，反应时间为10～14h。
作为优选的实施方式，所述步骤S2中，所述将所述单分散聚苯乙烯微球的表面进行氨基化改性，获得氨基化聚苯乙烯微球，具体包括：
将丙烯酰胺加入到所述单分散聚苯乙烯微球中反应，反应完全后经固液分离、洗涤和干燥，获得氨基化聚苯乙烯微球。
作为优选的实施方式，所述步骤S3中，所述将所述氨基化聚苯乙烯微球单层地排列在FTO导电面上，具体包括：
将氨基化聚苯乙烯微球分散到有机溶液中得到混合液，获得聚苯乙烯微球溶液；
用膜分析仪将所述混合液中的氨基化聚苯乙烯微球单层地排列到FTO导电面上。
在本发明实施例中具体采用的是Langmuir膜分析仪。膜压为10mN/m，提拉速度为1mm/min，这样有利于聚苯乙烯微球单层地排列到FTO导电面上。
作为优选的实施方式，所述有机溶液包括有机溶剂和去离子水；所述有机溶剂包括正丁醇、乙醇中的一种；
其中，所述有机溶剂为正丁醇时，所述氨基化聚苯乙烯的质量(g)：正丁醇的体积(mL)：去离子水的体积(mL)＝(0.1～0.3)：1：(1.6～2.0)。更为优选地，所述聚苯乙烯的质量(g)：正丁醇的体积(mL)：去离子水的体积(mL)＝0.2：1：1.8。
聚苯乙烯过多或过少会影响其分散性，从而影响复合材料的规整性；正丁醇过多或过少和去离子水过多或过少均会影响PS的分散性，从而造成复合材料的规整性不好。
所述洗涤时，采用去离子水进行洗涤，不需要购买溶剂乙醇、丙酮等，可以实现环保的同时降低实验成本。
作为以上实施方式之一，所述步骤S3中，所述酸性水溶液为浓度0.2M～0.5M的硫酸溶液。硫酸溶液的浓度若低于0.2M或者高于0.5M可能会影响到聚苯胺是否能均匀生长在PS的表面，可能会造成制备的纳米复合材料的形貌不稳定等问题。
所述引发剂为过硫酸铵，本申请发现引发剂采用过硫酸铵效果好。
所述引发剂的酸性水溶液(即过硫酸铵的硫酸溶液)中过硫酸铵的浓度为0.002M～0.006M；过硫酸铵的硫酸溶液的浓度过高或过低均会影响到聚苯胺是否能均匀生长在PS的表面。
所述苯胺与所述过硫酸铵的摩尔比优选为1:2～2:1。更为优选地，所述摩尔比为1：1；该质量比过高或过低均会影响到聚苯胺是否能均匀生长在PS的表面。
作为优选的实施方式，所述将所述FTO@PS复合电极材料和所述引发剂的酸性水溶液加入所述苯胺溶液中，具体包括：
先将所述FTO@PS复合电极材料竖直放入所述苯胺溶液中，后将所述引发剂的酸性水溶液逐滴滴加到所述苯胺溶液中。
所述引发剂的酸性水溶液(过硫酸铵的硫酸溶液)的滴加方式采用逐滴滴加，所述冰水浴条件下反应可使得聚苯胺均匀生长在FTO@PS表面。
所述冰水浴条件下反应完全后，获得FTO@PS@PANI的纳米复合材料。
本发明还提供了采用所述的方法制备得到的纳米复合材料。该纳米复合材料，不仅形貌可控，结构稳定，排列规整，重复性好，同时具有良好的电化学性能，解决了现有技术中的纳米复合材料的结构存在随意堆积，排列不规整等问题。所述纳米复合材料可作为电极材料用于超级电容器，在太阳能电池、导电元器件、超级电容器的电极材料、光电催化、传感器等方面具有良好的应用前景。
下面将结合实施例及实验数据对本申请的一种纳米复合材料进行详细说明。实施例中所用的试剂乙醇、聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯、偶氮二异丁腈、丙烯酰胺、苯胺、过硫酸铵和浓硫酸等可采用市售的分析纯试剂。
实施例1
本发明实施例FTO@PS@PANI纳米复合材料制备的方法，包括如下步骤：
(1)单分散聚苯乙烯微球的制备：将95mL乙醇、5mL去离子水和1.818g聚乙烯吡咯烷酮加入到四颈烧瓶中，在70℃下，氮气氛围中反应20min后将20mL苯乙烯和0.182g偶氮二异丁腈加入其中并继续反应12h；
(2)聚苯乙烯微球表面氨基化改性：将5g丙烯酰胺加入到上述混合液中继续反应10h，反应完后以转速4000r/min进行离心，洗涤并干燥，得到白色粉末状的氨基化聚苯乙烯微球；
(3)聚苯乙烯微球的自组装：将0.2g氨基化聚苯乙烯微球分散到1mL正丁醇和1.8mL去离子水的混合溶液中，之后Langmuir膜分析仪将上述混合液中的聚苯乙烯微球单层地排列到FTO导电面上，得到FTO@PS复合电极材料；
(4)FTO@PS@PANI纳米复合电极材料的制备：将上述FTO@PS纳米复合电极材料竖直放入苯胺的硫酸溶液中，苯胺的质量为0.0571g，然后边机械搅拌，边将0.1368g过硫酸铵的硫酸溶液滴入其中，所述硫酸溶液的浓度为0.5M，冰水浴条件下反应12h后洗涤干燥得到FTO@PS@PANI纳米复合电极材料。
将以上各步骤得到的FTO@PS@PANI纳米复合电极材料采用电子显微镜技术进行表征，得到了场发射扫描电镜图，如附图1所示。从图1中可以看出，本发明得到的FTO@PS@PANI纳米复合材料呈现出明显的核壳结构，排列规整，形貌稳定，尺寸均一。如图2为FTO@PS@PANI纳米复合电极材料的电化学性能表征结果，由图2可知在10mV/s的扫描速率下，FTO@PS@PANI纳米复合电极材料的比电容高达753F/g，这足以说明了FTO@PS@PANI纳米复合材料具有良好的导电性能，以FTO@PS@PANI纳米复合材料作为超级电容器电极材料具有良好的应用前景。
实施例2
本发明实施例FTO@PS@PANI纳米复合材料制备的方法，包括如下步骤：
(1)单分散聚苯乙烯微球的制备：将95mL乙醇、5mL去离子水和1.818g聚乙烯吡咯烷酮加入到四颈烧瓶中，在70℃下，氮气氛围中反应20min后将20mL苯乙烯和0.182g偶氮二异丁腈加入其中并继续反应10h；
(2)聚苯乙烯微球表面氨基化改性：将5g丙烯酰胺加入到上述混合液中继续反应8h，反应完后经3700r/min的转速离心，洗涤并干燥，得到白色粉末状的氨基化聚苯乙烯微球；
(3)聚苯乙烯微球的自组装：将0.1g氨基化聚苯乙烯微球分散到1mL正丁醇和1.6mL去离子水的混合溶液中，之后Langmuir膜分析仪将上述混合液中的聚苯乙烯微球单层地排列到FTO导电面上，得到FTO@PS纳米复合电极材料；
(4)FTO@PS@PANI纳米复合电极材料的制备：将上述FTO@PS复合电极材料竖直放入苯胺的硫酸溶液中，苯胺的质量为0.1142g，然后边机械搅拌，边将0.2802g过硫酸铵的硫酸溶液滴入其中，所述硫酸溶液的浓度为0.2M，冰水浴条件下反应12h后洗涤干燥得到FTO@PS@PANI纳米复合电极材料。
本发明得到的FTO@PS@PANI不仅形貌好，尺寸均一且排列规整。
将上述FTO@PS@PANI进行电化学性能测试，结果显示其电化学性能良好。
实施例3
本发明实施例FTO@PS@PANI纳米复合材料制备的方法，包括如下步骤：
(1)单分散聚苯乙烯微球的制备：将95mL乙醇、5mL去离子水和1.818g聚乙烯吡咯烷酮加入到四颈烧瓶中，在70℃下，氮气氛围中反应20min后将20mL苯乙烯和0.182g偶氮二异丁腈加入其中并继续反应14h；
(2)聚苯乙烯微球表面氨基化改性：将5g丙烯酰胺加入到上述混合液中继续反应12h，反应完后经3700r/min的转速离心，洗涤并干燥，得到白色粉末状的氨基化聚苯乙烯微球；
(3)聚苯乙烯微球的自组装：将0.23g氨基化聚苯乙烯微球分散到1mL正丁醇和2.0mL去离子水的混合溶液中，之后Langmuir膜分析仪将上述混合液中的聚苯乙烯微球单层地排列到FTO导电面上，得到FTO@PS纳米复合电极材料；
(4)FTO@PS@PANI纳米复合电极材料的制备：将上述FTO@PS纳米复合电极材料竖直放入苯胺的硫酸溶液中，苯胺的质量为0.0571g，然后边机械搅拌，边将0.1401g过硫酸铵的硫酸溶液滴入其中，所述硫酸溶液的浓度为0.3M，冰水浴条件下反应12h后洗涤干燥得到FTO@PS@PANI纳米复合电极材料。
本发明得到的FTO@PS@PANI不仅形貌好，尺寸均一且排列规整。
将上述FTO@PS@PANI进行电化学性能测试，结果显示其电化学性能良好。
对比例1
本发明实施例FTO@PS@PANI纳米复合材料制备的方法，包括如下步骤：
(1)单分散聚苯乙烯微球的制备：将95mL乙醇、5mL去离子水和1.818g聚乙烯吡咯烷酮加入到四颈烧瓶中，在70℃下，氮气氛围中反应20min后将20mL苯乙烯和0.182g偶氮二异丁腈加入其中并继续反应10h；
(2)聚苯乙烯微球表面氨基化改性：将5g丙烯酰胺加入到上述混合液中继续反应12h，反应完后经4000r/min的转速离心，洗涤并干燥，得到白色粉末状的氨基化聚苯乙烯微球；
(3)聚苯乙烯微球的自组装：将0.5g氨基化聚苯乙烯微球分散到1mL正丁醇和1.8mL去离子水的混合溶液中，之后Langmuir膜分析仪将上述混合液中的聚苯乙烯微球单层地排列到FTO导电面上，得到FTO@PS纳米复合电极材料；
(4)FTO@PS@PANI纳米复合电极材料的制备：将上述FTO@PS复合电极材料竖直放入苯胺的硫酸溶液中，苯胺的质量为0.0571g，然后边机械搅拌，边将0.1401g过硫酸铵的硫酸溶液滴入其中，所述硫酸溶液的浓度为0.5M，冰水浴条件下反应12h后洗涤干燥得到FTO@PS@PANI纳米复合电极材料。
该对比例1中由于步骤(3)中氨基化聚苯乙烯微球加得过多，得到的FTO@PS@PANI的复合材料规整性差。
对比例2
本发明实施例FTO@PS@PANI纳米复合材料制备的方法，包括如下步骤：
(1)单分散聚苯乙烯微球的制备：将95mL乙醇、5mL去离子水和1.818g聚乙烯吡咯烷酮加入到四颈烧瓶中，在70℃下，氮气氛围中反应20min后将20mL苯乙烯和0.182g偶氮二异丁腈加入其中并继续反应12h；
(2)聚苯乙烯微球表面氨基化改性：将5g丙烯酰胺加入到上述混合液中继续反应8h，反应完后经4000r/min的转速离心，洗涤并干燥，得到白色粉末状的氨基化聚苯乙烯微球；
(3)聚苯乙烯微球的自组装：将0.2g氨基化聚苯乙烯微球分散到1mL正丁醇和4mL去离子水的混合溶液中，之后Langmuir膜分析仪将上述混合液中的聚苯乙烯微球单层地排列到FTO导电面上，得到FTO@PS复合电极材料；
(4)FTO@PS@PANI纳米复合电极材料的制备：将上述FTO@PS纳米复合电极材料竖直放入苯胺的硫酸溶液中，苯胺的质量为0.0571g，然后边机械搅拌，边将0.1401g过硫酸铵的硫酸溶液滴入其中，所述硫酸溶液的浓度为0.5M，冰水浴条件下反应12h后洗涤干燥得到FTO@PS@PANI纳米复合电极材料。
该对比例2中由于步骤(3)中去离子水加得过多，得到的FTO@PS@PANI的复合材料规整性差。
对比例3
本发明实施例FTO@PS@PANI纳米复合材料制备的方法，包括如下步骤：
(1)单分散聚苯乙烯微球的制备：将95mL乙醇、5mL去离子水和1.818g聚乙烯吡咯烷酮加入到四颈烧瓶中，在70℃下，氮气氛围中反应20min后将20mL苯乙烯和0.182g偶氮二异丁腈加入其中并继续反应12h；
(2)聚苯乙烯微球表面氨基化改性：将5g丙烯酰胺加入到上述混合液中继续反应8h，反应完后经3800r/min的转速离心，洗涤并干燥，得到白色粉末状的氨基化聚苯乙烯微球；
(3)聚苯乙烯微球的自组装：将0.2g氨基化聚苯乙烯微球分散到1mL正丁醇和1.8mL去离子水的混合溶液中，之后Langmuir膜分析仪将上述混合液中的聚苯乙烯微球单层地排列到FTO导电面上，得到FTO@PS复合电极材料；
(4)FTO@PS@PANI纳米复合电极材料的制备：将上述FTO@PS纳米复合电极材料竖直放入苯胺的硫酸溶液中，苯胺的质量为0.0571g，然后边机械搅拌，边将0.1401g过硫酸铵的硫酸溶液滴入其中，所述硫酸溶液的浓度为0.6M，冰水浴条件下反应12h后洗涤干燥得到FTO@PS@PANI纳米复合电极材料。
该对比例3中由于步骤(4)中硫酸溶液的浓度过大，影响到聚苯胺不能均匀生长在PS的表面，造成制备的纳米复合材料的形貌不稳定。
对比例4
本发明实施例FTO@PS@PANI纳米复合材料制备的方法，包括如下步骤：
(1)单分散聚苯乙烯微球的制备：将95mL乙醇、5mL去离子水和1.818g聚乙烯吡咯烷酮加入到四颈烧瓶中，在70℃下，氮气氛围中反应20min后将20mL苯乙烯和0.182g偶氮二异丁腈加入其中并继续反应12h；
(2)聚苯乙烯微球表面氨基化改性：将5g丙烯酰胺加入到上述混合液中继续反应8h，反应完后经3800r/min的转速离心，洗涤并干燥，得到白色粉末状的氨基化聚苯乙烯微球；
(3)聚苯乙烯微球的自组装：将0.2g氨基化聚苯乙烯微球分散到1mL正丁醇和1.8mL去离子水的混合溶液中，之后Langmuir膜分析仪将上述混合液中的聚苯乙烯微球单层地排列到FTO导电面上，得到FTO@PS复合电极材料；
(4)FTO@PS@PANI纳米复合电极材料的制备：将上述FTO@PS纳米复合电极材料竖直放入苯胺的硫酸溶液中，苯胺的质量为0.0571g，然后边机械搅拌，边将0.4203g过硫酸铵的硫酸溶液滴入其中，所述硫酸溶液的浓度为0.5M，冰水浴条件下反应12h后洗涤干燥得到FTO@PS@PANI纳米复合电极材料。
该对比例4中由于步骤(4)中过硫酸铵溶液中过硫酸铵浓度过大，影响到聚苯胺不能均匀生长在PS的表面，造成制备的纳米复合材料的形貌不稳定。
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。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
获得单分散聚苯乙烯微球，将所述单分散聚苯乙烯微球的表面进行氨基化改性，获得氨基化聚苯乙烯微球；
将所述氨基化聚苯乙烯微球单层地排列在FTO导电面上，获得FTO@PS复合电极材料；
获得引发剂的酸性水溶液；将苯胺溶解在酸性水溶液中获得苯胺溶液；将所述FTO@PS复合电极材料和所述引发剂的酸性水溶液加入所述苯胺溶液中，于冰水浴条件下反应，获得FTO@PS@PANI的纳米复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述获得单分散聚苯乙烯微球的方法包括无皂乳液聚合法、分散聚合法、乳液聚合法中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述将所述单分散聚苯乙烯微球的表面进行氨基化改性，获得氨基化聚苯乙烯微球，具体包括：
将丙烯酰胺加入到所述单分散聚苯乙烯微球中反应，反应完全后经固液分离、洗涤和干燥，获得氨基化聚苯乙烯微球。
4.根据权利要求1所述的一种纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述将所述氨基化聚苯乙烯微球单层地排列在FTO导电面上，具体包括：
将所述氨基化聚苯乙烯微球分散到有机溶液中得到混合液，获得氨基化聚苯乙烯微球溶液；
用膜分析仪将所述混合液中的氨基化聚苯乙烯微球单层地排列到FTO导电面上。
5.根据权利要求4所述的一种纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶液包括有机溶剂和去离子水；所述有机溶剂包括正丁醇、乙醇中的一种；
其中，所述有机溶剂为正丁醇时，所述氨基化聚苯乙烯的质量(g)：正丁醇的体积(mL)：去离子水的体积(mL)＝(0.1～0.3)：1：(1.6～2.0)。
6.根据权利要求1所述的一种纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述酸性水溶液为浓度0.2M～0.5M的硫酸溶液。
7.根据权利要求1或6任一所述的一种纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵，所述引发剂的酸性水溶液中过硫酸铵的浓度为0.002M～0.006M；所述苯胺与所述过硫酸铵的摩尔比为1:2～2:1。
8.根据权利要求1所述的一种纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述将所述FTO@PS复合电极材料和所述引发剂的酸性水溶液加入所述苯胺溶液中，具体包括：
将所述FTO@PS复合电极材料竖直放入所述苯胺溶液中，后将所述引发剂的酸性水溶液逐滴滴加到所述苯胺溶液中。
9.一种采用权利要求1-8任一所述的方法制备得到的纳米复合材料。
10.权利要求9所述的纳米复合材料在作为超级电容器的电极材料中的应用。
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