RU2635606C2 - Гибридный материал на основе поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина и одностенных углеродных нанотрубок и способ его получения - Google Patents
Гибридный материал на основе поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина и одностенных углеродных нанотрубок и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2635606C2 RU2635606C2 RU2016109209A RU2016109209A RU2635606C2 RU 2635606 C2 RU2635606 C2 RU 2635606C2 RU 2016109209 A RU2016109209 A RU 2016109209A RU 2016109209 A RU2016109209 A RU 2016109209A RU 2635606 C2 RU2635606 C2 RU 2635606C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- monomer
- nanocomposite
- carbon nanotubes
- pammf
- swcnt
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0095—Manufacture or treatments or nanostructures not provided for in groups B82B3/0009 - B82B3/009
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/159—Carbon nanotubes single-walled
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/041—Carbon nanotubes
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для органической электроники, электрореологии, медицины и может быть использовано при изготовлении микроэлектромеханических систем, тонкопленочных транзисторов, нанодиодов, наноэлектропроводов, модулей памяти, электрохимических источников тока, перезаряжаемых батарей, суперконденсаторов, сенсоров и биосенсоров, солнечных батарей, дисплеев, а также лекарств для лечения онкологических заболеваний. Мономер - 3-амино-7-диметиламино-2-метилфеназин гидрохлорид – нейтральный красный, растворяют в органическом растворителе до концентрации 0,01-0,05 моль/л. В полученный раствор добавляют одностенные углеродные нанотрубки (ОУНТ) в количестве 1-10 от массы мономера. Затем проводят окислительную полимеризацию мономера in situ в присутствии водного раствора окислителя. Полученный гибридный электропроводящий материал на основе поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина и ОУНТ характеризуется высокой электропроводностью, прочностью, термостойкостью. 2 н.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл., 21 пр.
Description
Изобретение относится к области создания новых структурированных гибридных наноматериалов на основе электроактивных полимеров с системой сопряжения и одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ) и может быть использовано в органической электронике и электрореологии, медицине (перенос молекул для доставки лекарств к клетке, например, при лечении онкологических заболеваний), для создания микроэлектромеханических систем, тонкопленочных транзисторов, нанодиодов, наноэлектропроводов, модулей памяти, электрохимических источников тока, перезаряжаемых батарей, суперконденсаторов, сенсоров и биосенсоров, солнечных батарей, дисплеев и т.д.
С момента открытия в 1991 г. [1] углеродных нанотрубок (УНТ) интерес исследователей к ним не ослабевает благодаря присущим им замечательным физико-химическим свойствам, таким как высокая термостойкость и механическая прочность, высокая электрическая проводимость и теплопроводность. Высокие прочностные характеристики вместе с высокой удельной поверхностью и способностью формировать пористую среду представляют собой уникальную комбинацию при использовании нанотрубок в качестве носителей для катализаторов, в том числе в топливных элементах с полимерной мембраной.
К настоящему времени разработано множество методов получения нанокомпозитов на основе полимеров с системой сопряжения и УНТ. Наиболее перспективным из них является окислительная полимеризация in situ мономера на многостенных углеродных нанотрубках (МУНТ), позволяющая получить однородное полимерное покрытие, толщина которого зависит от содержания нанотрубок в реакционной смеси [2, 3].
Наиболее близкими к предложенным являются гибридный материал на основе полианилина и многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) и способ получения этого композиционного материала окислительной полимеризацией анилина под действием персульфата аммония в присутствии исходных МУНТ (d=9.5 нм, 
мкм) в реакционной смеси [4]. Поверхностное сопротивление пленки нанокомпозита МУНТ/ПАНи, полученной на пластине SiO2, составляет 16.9 кОм/см (при массовом соотношении анилин: МУНТ=10:1).
Недостатком известного материала и способа является незначительное повышение электропроводности - поверхностное сопротивление пленки нанокомпозита МУНТ/ПАНи составляет 16.9 кОм/см (5.9×10-5 См/см) при анилин: МУНТ=10:1, что только на порядок величины меньше сопротивления ПАНи (343.3 кОм/см) (2.9×10-6 См/см), недостаточная термостабильность нанокомпозита МУНТ/ПАНи на воздухе (50%-ная потеря массы нанокомпозита наблюдается при 460°С; при 620°С материал полностью разлагается).
Задача предлагаемого изобретения заключается в создании гибридного дисперсного электропроводящего наноматериала с высокой термостойкостью (термостабильностью), а также в повышении электропроводности материала при снижении содержания в нем УНТ и разработке простого и эффективного способа его получения.
Поставленная задача решается тем, что предложен гибридный электропроводящий материал на основе полимера - поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина (ПАММФ) и углеродных нанотрубок (УНТ), а именно одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ) при содержании ОУНТ в материале 1-10 масс. % от массы мономера.
ОУНТ производства "ООО Углерод Чг" получают электродуговым процессом с катализатором Ni/Y (d=1.4-1.6 нм, 
мкм).
Поставленная задача также решается тем, что в способе получения гибридного электропроводящего материала окислительной полимеризацией мономера in situ в присутствии углеродных нанотрубок (УНТ) и водного раствора окислителя, в качестве мономера используют 3-амино-7-диметиламино-2-метилфеназин гидрохлорид (нейтральный красный) (АДМФГ), в качестве УНТ - одностенные углеродные нанотрубки (ОУНТ), а перед окислительной полимеризацией мономер растворяют в органическом растворителе до концентрации 0.01-0.05 моль/л и добавляют к раствору ОУНТ в количестве 1-10 масс. % от массы мономера.
Мономер представляет собой гетероциклическое соединение, имеющее в своей структуре два атома азота, соединяющие два фенильных кольца:
В качестве органического растворителя могут использовать ацетонитрил, диметилформамид (ДМФА) или диметилсульфоксид (ДМСО).
Для проведения окислительной полимеризации АДМФГ (0.01-0.05 моль/л) растворяют в органическом растворителе - ацетонитриле, ДМФА или ДМСО, а окислитель (например, персульфат аммония) (0.01-0.10 моль/л) - в воде. К раствору мономера в ацетонитриле, термостатированном при постоянном перемешивании при 0-60°С, по каплям добавляют водный раствор окислителя. Реакцию полимеризации проводят в течение 1-6 ч при постоянном интенсивном перемешивании при 0-60°С. По окончании синтеза реакционную смесь осаждают в пятикратный избыток дистиллированной воды. Полученный продукт отфильтровывают, многократно промывают дистиллированной водой для удаления остатков реагентов и сушат под вакуумом до постоянной массы.
Синтез нанокомпозита (гибридного материала) ОУНТ/поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназин (ОУНТ/ПАММФ) проводят следующим образом. Сначала осуществляют закрепление мономера на поверхности ОУНТ. Для этого требуемое количество АДМФГ (нейтрального красного) (0.01-0.05 моль/л) растворяют в органическом растворителе - ацетонитриле, ДМФА или ДМСО. К полученному раствору добавляют ОУНТ. Содержание углеродных нанотрубок [ОУНТ]=1-10 масс. % относительно массы мономера. Процесс ведут при 40-60°С при постоянном интенсивном перемешивании в течение 0.5-1 ч. Охлаждение суспензии проводят при комнатной температуре при постоянном интенсивном перемешивании в течение 1 ч. Полученную суспензию ОУНТ/АДМФГ перемешивают в ультразвуковой мойке при комнатной температуре в течение 0.5 ч. Затем для проведения окислительной полимеризации in situ АДМФГ в присутствии ОУНТ в предварительно охлажденную до 0-60°С суспензию ОУНТ/АДМФГ в ацетонитриле по каплям добавляют водный раствор окислителя (например, персульфата аммония) (0.01-0.10 моль/л). Соотношение объемов органической и водной фаз составляет 1:1 (Vобщ.=60 мл). Синтез проводят в течение 1-6 ч при интенсивном перемешивании при 0-60°С. По окончании реакции смесь осаждают в пятикратный избыток дистиллированной воды. Полученный продукт отфильтровывают, многократно промывают дистиллированной водой для удаления остатков реагентов и сушат под вакуумом над КОН до постоянной массы.
Образование нанокомпозита ОУНТ/ПАММФ подтверждено данными просвечивающей (ПЭМ) и сканирующей (СЭМ) электронной микроскопии, ИК Фурье спектроскопии и рентгеноструктурного исследования, представленными на фиг. 1-4, где I - интенсивность, 2θ - угол, I/I0 - соотношение интенсивностей падающего и прошедшего излучения, ν - частота излучения.
На фиг. 1 представлены ИК-спектры ПАММФ (а) и нанокомпозита ОУНТ/ПАММФ, полученного при [ОУНТ]=1 (б) и 3 масс. % (в) относительно массы мономера.
На фиг. 2 представлены ПЭМ микрофотографии нанокомпозита ОУНТ/ПАММФ, полученного при [ОУНТ]=3 масс. % относительно массы мономера.
На фиг. 3 представлены СЭМ изображения ПАММФ (а) и нанокомпозита ОУНТ/ПАММФ, полученного при [ОУНТ]=10 масс. % относительно массы мономера (б).
На фиг. 4 представлены дифрактограммы ПАММФ (1) и нанокомпозита ОУНТ/ПАММФ, полученного при [ОУНТ]=2 (2) и 3 масс. % (3) относительно массы мономера.
Анализ результатов спектральных исследований методами ИК Фурье, электронной, рентгенофотоэлектронной спектроскопии, ЯМР 13С твердого тела высокого разрешения ВМУ позволяет представить химическую структуру поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина (ПАММФ) следующим образом:
ПАММФ представляет собой полулестничный гетероциклический полимер, содержащий атомы азота, участвующие в общей системе сопряжения. ПАММФ впервые получен в условиях химической окислительной полимеризации АДМФГ в водных растворах ацетонитрила или ДМФА. Для достижения высокого выхода процесс необходимо проводить при достаточно низких концентрациях мономера (0.02 моль/л), а также при соотношении [окислитель] : [мономер]=2-5 в течение 4 ч. Максимальный выход полимера 60-68% достигается в интервале температур 0-40°С. Использование ДМФА вместо ацетонитрила не влияет на выход и химическую структуру продукта [5].
Полученные гетероциклические полимеры, способные формировать в ходе синтеза пленочные покрытия на поверхности субстрата, внесенного в реакционный раствор, являются аморфными, электроактивными и термостабильными. Они сохраняют электроактивность в широком диапазоне значений рН (рН=1-6) (фиг. 5). 50%-ная потеря массы ПАММФ наблюдается при 475°С на воздухе и 865°С в токе аргона [5].
На фиг. 5 показаны циклические вольтамперограммы планарного электрода, модифицированного ПАММФ, при рН 1.0 (1) и 2.8 (2) и скорости развертки потенциала 40 мВ/с.
Сравнение ИК-спектров полимера и нанокомпозита показало, что в ИК-спектрах нанокомпозита ОУНТ/ПАММФ сохраняются все основные полосы, характеризующие химическую структуру ПАММФ (фиг. 1). Наличие полосы поглощения в области 820 см-1, а также полос при 1287 и 1114 см-1 (неплоские деформационные колебания связей δC-H 1,2,4,5-замещенного бензольного кольца) указывает на то, что химическая структура полимерного покрытия формируется путем C-N присоединения между 3-амино группами и пара-положением фенильных колец по отношению к азоту с одновременным отщеплением аниона Сl- и одной метальной группы от 7-диметиламино группы аналогично тому, как это имеет место при свободной полимеризации мономера - 3-амино-7-диметиламино-2-метилфеназин гидрохлорида. Об этом же свидетельствует изменение относительной интенсивности и смещение полос 806, 731 и 714 см-1, обусловленных неплоскими деформационными колебаниями связей δC-H тризамещенного бензольного кольца концевых групп [5]. Регистрацию ИК-спектров выполняют на ИК Фурье спектрометре «IFS 66v» в области 4000-400 см-1 и обрабатывают по программе Soft-Spectra. Образцы готовят в виде таблеток, прессованных с КВr.
Характеристичным изменением в ИК-спектрах нанокомпозита по сравнению со спектром полимера является расщепление полос при 1609 и 1500 см-1, соответствующих валентным колебаниям связей νC-C в ароматических кольцах (фиг. 1). Расщепление этих полос показывает наличие групп с различным типом замещения. При этом увеличение содержания ОУНТ в нанокомпозите приводит к более выраженному расщеплению полос, характеризующих ароматические кольца. По-видимому, происходит взаимодействие между планарными феназиновыми звеньями ПАММФ и ароматическими структурами ОУНТ. В процессе окислительной полимеризации in situ 3-амино-7-диметиламино-2-метилфеназин гидрохлорида планарные хиноидные звенья ПАММФ обеспечивают формирование полимерных цепей в непосредственной близости к поверхности ОУНТ, образуя на ней оболочку. По данным СЭМ и ПЭМ полимер формируется на поверхности ОУНТ в виде сплошного полимерного покрытия (фиг. 2, 3). По данным РФА полимерное покрытие является аморфным (фиг. 4). Отсутствие на дифрактограммах ОУНТ/ПАММФ пика отражения углеродной фазы объясняется невозможностью получения дифракционной картины от единичной плоскости ОУНТ. Электронно-микроскопические исследования осуществляют на просвечивающем электронном микроскопе JEM-2100 при ускоряющем напряжении 200 кВ и растровом электронном автоэмиссионном микроскопе Supra 25 производства Zeiss с рентгеноспектральной энергодисперсионной приставкой INCA Energy производства Oxford Instruments для определения элементного состава образцов. Разрешение на получаемых изображениях составляет величину 1-2 нм. Рентгеноструктурные исследования проводят при комнатной температуре на рентгеновском дифрактометре «Дифрей» с фокусировкой по Бреггу-Брентано на СrКα-излучении.
Взаимодействие между хиноидными звеньями ПАММФ и поверхностью ОУНТ улучшает термические свойства нанокомпозита по сравнению с полимером и нанокомпозитом МУНТ/ПАНи (по прототипу). Термическая стабильность нанокомпозита ОУНТ/ПАММФ исследована методами ТГА и ДСК. На фиг. 6 показана температурная зависимость уменьшения массы нанокомпозита ОУНТ/ПАММФ, полученного при [ОУНТ]=3 масс. %, по сравнению с ПАММФ при нагревании до 1000°С в токе аргона и на воздухе. Как видно, характер кривых потери массы и температуры начала разложения образцов не меняется до 320°С. При этом потеря массы при низких температурах связана с удалением влаги, что подтверждается данными ДСК (фиг. 7). На термограмме ДСК нанокомпозита имеется эндотермический пик при 96°С.
В инертной среде выше 320°С потеря массы образцов происходит постепенно. ПАММФ теряет половину первоначальной массы в инертной атмосфере при 865°С. В нанокомпозите ОУНТ/ПАММФ, полученном при [ОУНТ]=3 масс. %, при 1000°С остаток составляет 53%. Процессы термоокислительной деструкции начинаются при 290°С; на воздухе 50%-ная потеря массы ОУНТ/ПАММФ, полученного при [ОУНТ]=3 и 10 масс. %, наблюдается при 520 и 680°С, а ПАММФ и МУНТ/ПАНи (по прототипу) - при 475 и 460°С соответственно. Термический анализ осуществляют на приборе TGA/DSC1 фирмы "Mettler Toledo" в динамическом режиме в интервале 30-1000°С на воздухе и в токе азота. Навеска полимеров - 100 мг, скорость нагревания - 10°С/мин, ток азота - 10 мл/мин. В качестве эталона используют прокаленный оксид алюминия. Анализ образцов проводят в тигле Аl2O3. ДСК-анализ проводят на калориметре DSC823e фирмы "Mettler Toledo". Нагрев образцов осуществляют со скоростью 10°С/мин, в атмосфере аргона при его подаче 70 мл/мин. Обработку результатов измерения проводят с помощью сервисной программы STARe, поставляемой в комплекте с прибором.
На фиг. 6 показано уменьшение массы ПАММФ (1, 2) и нанокомпозита ОУНТ/ПАММФ, полученного при [ОУНТ]=3 масс. % относительно массы мономера (3, 4), при нагревании до 1000°С со скоростью 10°С/мин в токе аргона (1, 3) и на воздухе (2, 4).
На фиг. 7 представлены ДСК-термограммы нанокомпозита ОУНТ/ПАММФ, полученного при [ОУНТ]=3 масс. % относительно массы мономера, при нагревании в токе азота до 350°С со скоростью 10°С/мин (1 - первое нагревание, 2 - второе нагревание).
Введение в состав нанокомпозита ОУНТ/ПАММФ электропроводящих нанотрубок приводит к значительному повышению его электропроводности по сравнению с электропроводностью исходного полимера, а также с МУНТ/ПАНи (по прототипу). Измеренная при комнатной температуре величина электропроводности ПАММФ σ=9.6×10-9 См/см. С увеличением содержания ОУНТ от 3 мас. % до 10 мас. % проводимость σ наноматериала ОУНТ/ПАММФ возрастает от 1.7×10-3 См/см до 1.8×10-2 См/см, соответственно, т.е. увеличивается на 6-7 порядков величины электропроводности по сравнению с ПАММФ. Электропроводность МУНТ/ПАНи, полученного при МУНТ=10 мас. %, σ=5.9×10-5 См/см, что тоже на 3 порядка величины меньше электропроводности ОУНТ/ПАММФ (1.8×10-2 См/см). При хранении нанокомпозита ОУНТ/ПАММФ на воздухе проводимость практически не меняется. Стабильность электрическим свойствам придают ОУНТ, присутствие которых в нанокомпозите делает материал в целом менее чувствительным к процессам допирования-дедопирования. Удельную электропроводность образцов измеряли стандартным четырехточечным методом на приборе Loresta-GP, МСР-Т610 (Япония).
В выбранных условиях формируется термостойкий (термостабильный) электропроводящий гибридный наноматериал ОУНТ/поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназин. Полимер сохраняет электроактивность в широком диапазоне значений рН 1-6. Электропроводность наноматериала ОУНТ/ПАММФ значительно выше электропроводности исходного полимера и нанокомпозита МУНТ/ПАНи (по прототипу) и зависит от количественного содержания нанотрубок. Нанокомпозитный материал ОУНТ/ПАММФ представляет собой черный порошок, нерастворимый в органических растворителях. Такие нанокомпозитные материалы, обладающие электрическими свойствами, могут быть использованы в органической электронике и электрореологии, для создания микроэлектромеханических систем, тонкопленочных транзисторов, нанодиодов, модулей памяти, преобразователей энергии, плоских панелей дисплеев, датчиков и нанозондов, электрохимических источников тока, перезаряжаемых батарей, сенсоров и биосенсоров, суперконденсаторов, солнечных батарей и других электрохимических устройств.
Новизна предлагаемых методов и подходов к созданию гибридного дисперсного материала определяется тем, что впервые полимерный компонент нанокомпозита представляет собой термостойкий (термостабильный) электроактивный гетероциклический полимер ПАММФ.
Преимущества предложенного материала и способа:
1. Формирование гибридного наноматериала ОУНТ/ПАММФ осуществляется в условиях окислительной полимеризации in situ в нейтральной среде при 0-60°С в течение 1-6 ч, что позволяет исключить сложное оборудование и существенно снизить энергозатраты.
2. Так как ПАММФ сохраняет электроактивность в широком диапазоне рН, а электропроводность наноматериала ОУНТ/ПАММФ на 3 порядка величины выше электропроводности МУНТ/ПАНи (по прототипу) и зависит от количественного содержания нанотрубок, нанокомпозит ОУНТ/ПАММФ может быть использован для создания электрохимических устройств, например сенсоров и биосенсоров, перезаряжаемых батарей, суперконденсаторов, тонкопленочных транзисторов, нанодиодов, модулей памяти, преобразователей энергии, плоских панелей дисплеев, датчиков и нанозондов.
3. Полученный гибридный наноматериал характеризуется высокой термостабильностью, превышающей термостабильность МУНТ/ПАНи (по прототипу). Высокая термостабильность нанокомпозита ОУНТ/ПАММФ определяется высокой термической и термоокислительной стабильностью ПАММФ. Высокая термостабильность полимерной матрицы на воздухе (до 290-320°С) и в инертной атмосфере (при 1000°С остаток составляет 45-73%) обеспечивает возможность использования предложенного нанокомпозитного дисперсного материала ОУНТ/ПАММФ в высокотемпературных процессах, например в качестве конструкционных материалов, защитных покрытий, носителей катализаторов в топливных элементах, наноэлектропроводов, электрохимических источников тока, перезаряжаемых и солнечных батарей.
Авторами предложенного изобретения впервые получены гибридные электропроводящие термостойкие (термостабильные) дисперсные наноматериалы, в которых термостойкий полимер ПАММФ формируется на поверхности ОУНТ в виде сплошного полимерного покрытия.
Примеры получения нанокомпозитного дисперсного материала ОУНТ/ПАММФ. Характеристики полученных по примерам нанокомпозитных материалов: содержание ОУНТ, термостойкость (термостабильность) и электропроводность приведены в таблице 1.
Пример 1
Для синтеза нанокомпозита ОУНТ/ПАММФ 0.02 моль/л (0.38 г) АДМФГ растворяют в ацетонитриле (30 мл). К полученному раствору добавляют 3 мас. % относительно массы мономера (0.0114 г) ОУНТ. Процесс ведут при 60°С при постоянном интенсивном перемешивании в течение 1 ч. Полученную суспензию ОУНТ/АДМФГ перемешивают в УЗ мойке при комнатной температуре в течение 0.5 ч. Затем для проведения окислительной полимеризации in situ АДМФГ в присутствии ОУНТ, в предварительно охлажденную до 15°С суспензию ОУНТ/АДМФГ по каплям добавляют водный раствор (30 мл) персульфата аммония 0.04 моль/л (0.548 г). Соотношение объемов органической и водной фаз составляет 1:1 (Vобщ.=60 мл). Синтез проводят в течение 4 ч при интенсивном перемешивании при 15°С. По окончании реакции смесь осаждают в пятикратный избыток дистиллированной воды. Полученный продукт отфильтровывают, многократно промывают дистиллированной водой для удаления остатков реагентов и сушат под вакуумом над КОН до постоянной массы. Выход ОУНТ/ПАММФ составляет 0.234 г.
Пример 2
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но берут 0.038 г ОУНТ (содержание нанотрубок [ОУНТ]=10 мас. % относительно массы мономера).
Пример 3
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но синтез проводят в течение 6 ч.
Пример 4
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но берут 0.0038 г ОУНТ (содержание нанотрубок [ОУНТ]=1 мас. % относительно массы мономера).
Пример 5
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 2, но синтез проводят при интенсивном перемешивании при 40°С.
Пример 6
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но берут 0.0076 г ОУНТ (содержание нанотрубок [ОУНТ]=2 мас. % относительно массы мономера).
Пример 7
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 2, но берут 1.37 г персульфата аммония ([окислитель]:[мономер]=5).
Пример 8
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но синтез проводят при интенсивном перемешивании при 0°С.
Пример 9
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но синтез проводят при интенсивном перемешивании при 60°С.
Пример 10
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 3, но синтез проводят при интенсивном перемешивании при 0°С.
Пример 11
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 10, но берут 1.37 г персульфата аммония ([окислитель]:[мономер]=5).
Пример 12
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но синтез проводят в течение 1 ч.
Пример 13
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 4, но синтез проводят в течение 1 ч.
Пример 14
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 6, но синтез проводят в течение 3 ч.
Пример 15
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 7, но берут 0.0304 г ОУНТ (содержание нанотрубок [ОУНТ]=8 мас. % относительно массы мономера).
Пример 16
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 3, но берут 0.95 г АДМФГ ([мономер]=0.05 моль/л).
Пример 17
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 4, но берут 0.19 г АДМФГ ([мономер]=0.01 моль/л).
Пример 18
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но берут 0.019 г ОУНТ (содержание нанотрубок [ОУНТ]=5 мас. % относительно массы мономера).
Пример 19
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 4, но берут 0.822 г персульфата аммония ([окислитель]:[мономер]=3).
Пример 20
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но берут 0.274 г персульфата аммония ([окислитель]:[мономер]=1).
Пример 21
Способ получения нанокомпозита проводят аналогично примеру 1, но нанокомпозит получают в растворе ДМФА.
Свойства полученных по примерам гибридных материалов (нанокомпозитов) приведены в таблице 1. Замена растворителя на ДМСО не приводит к значимому изменению показателей, а также практически не сказывается на свойствах полученного материала.
Источники информации
1. Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon. // Nature. 1991. V. 354. №7. P. 56-58.
2. Cochet M., Maser W.K., Benito A.M., Callejas M.A., Martinez M.T., Benoit J.-M., Schreiber J., Chauvet O. Synthesis of a new polyaniline/nanotube composite: "in-situ" polymerisation and charge transfer through site-selective interaction. // Chem. Commun. 2001. P. 1450-1451.
3. Konyushenko E.N., Stejskal J., Trchova M., Hradil J., Kovarova J., Prokes J., Cieslar M., Hwang J.-Y., Chen K.-H., Sapurina I. Multi-wall carbon nanotubes coated with polyaniline. // Polymer. 2006. V. 47. №16. P. 5715-5723.
4. Suckeveriene R.Y., Zelikman E., Mechrez G., Tzur Α., Frisman I., Cohen Y., Narkis M. Synthesis of Hybrid Polyaniline/Carbon Nanotube Nanocomposites by Dynamic Interfacial Inverse Emulsion Polymerization Under Sonication. // J. Appl. Polym. Sci. 2011. V. 120. №2. P. 676-682.
5. Озкан С.Ж., Карпачева Г.П., Бондаренко Г.Н., Колягин Ю.Г. Полимеры на основе 3-амино-7-диметиламино-2-метилфеназин гидрохлорида: синтез, структура и свойства. // Высокомолек. соед. Б. 2015. Т. 57. №2. С. 113-123.
Claims (2)
1. Гибридный электропроводящий материал на основе полимера и углеродных нанотрубок, отличающийся тем, что в качестве полимера используют поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназин, а в качестве углеродных нанотрубок - одностенные углеродные нанотрубки ОУНТ при содержании ОУНТ в материале 1-10 масс. % от массы мономера.
2. Способ получения гибридного электропроводящего материала окислительной полимеризацией мономера in situ в присутствии углеродных нанотрубок и водного раствора окислителя, отличающийся тем, что для получения материала по п. 1 в качестве мономера используют 3-амино-7-диметиламино-2-метилфеназин гидрохлорид - нейтральный красный, в качестве углеродных нанотрубок - одностенные углеродные нанотрубки ОУНТ, а перед окислительной полимеризацией мономер растворяют в органическом растворителе до концентрации 0,01-0,05 моль/л и добавляют к раствору ОУНТ в количестве 1-10 масс. % от массы мономера.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016109209A RU2635606C2 (ru) | 2016-03-15 | 2016-03-15 | Гибридный материал на основе поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина и одностенных углеродных нанотрубок и способ его получения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016109209A RU2635606C2 (ru) | 2016-03-15 | 2016-03-15 | Гибридный материал на основе поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина и одностенных углеродных нанотрубок и способ его получения |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016109209A RU2016109209A (ru) | 2017-09-18 |
| RU2635606C2 true RU2635606C2 (ru) | 2017-11-14 |
Family
ID=59893612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016109209A RU2635606C2 (ru) | 2016-03-15 | 2016-03-15 | Гибридный материал на основе поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина и одностенных углеродных нанотрубок и способ его получения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2635606C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2737184C1 (ru) * | 2019-11-05 | 2020-11-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Гибридный магнитный и электропроводящий материал на основе полимера, биметаллических наночастиц и углеродных нанотрубок, и способ его получения |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090171106A1 (en) * | 2004-10-12 | 2009-07-02 | Jorma Virtanen | Novel hybride materials and related methods and devices |
| RU2495509C1 (ru) * | 2012-07-23 | 2013-10-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ получения композитного материала для электрода суперконденсатора |
-
2016
- 2016-03-15 RU RU2016109209A patent/RU2635606C2/ru active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090171106A1 (en) * | 2004-10-12 | 2009-07-02 | Jorma Virtanen | Novel hybride materials and related methods and devices |
| RU2495509C1 (ru) * | 2012-07-23 | 2013-10-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ получения композитного материала для электрода суперконденсатора |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| ELENA N. KONYUSHENKO et al. Multi-wall carbon nanotubes coated with polyaniline, Polymer, 2006, v. 47, p.p. 5715-5723. * |
| S.G.BACHHAV, D.R.PATIL. Synthesis and Characterization of Polyaniline-Multiwalled Carbon Nanotube Nanocomposites and Its Electrical Percolation Behavior, Amer. J. of Material Sci., 2015, v. 5, no. 4, p.p. 90-95. * |
| SUCKEVERIENE R.Y. et al, Synthesis of Hybrid Polyaniline/Carbon Nanotube Nanocomposites by Dynamic Interfacial Inverse Emulsion Polymerization Under Sonication, J. Appl. Polym. Sci., 2011, v. 120, no. 2, p.p. 767-682. * |
| ОЗКАН С.Ж. и др. Полимеры на основе 3-амино-7-диметиламино-2-метилфеназин гидрохлорида: синтез, структура и свойства, Высокомолекулярные соединения, Серия Б, 2015, т. 57, no. 2, с. 113. * |
| ОЗКАН С.Ж. и др. Полимеры на основе 3-амино-7-диметиламино-2-метилфеназин гидрохлорида: синтез, структура и свойства, Высокомолекулярные соединения, Серия Б, 2015, т. 57, no. 2, с. 113. ELENA N. KONYUSHENKO et al. Multi-wall carbon nanotubes coated with polyaniline, Polymer, 2006, v. 47, p.p. 5715-5723. S.G.BACHHAV, D.R.PATIL. Synthesis and Characterization of Polyaniline-Multiwalled Carbon Nanotube Nanocomposites and Its Electrical Percolation Behavior, Amer. J. of Material Sci., 2015, v. 5, no. 4, p.p. 90-95. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2737184C1 (ru) * | 2019-11-05 | 2020-11-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Гибридный магнитный и электропроводящий материал на основе полимера, биметаллических наночастиц и углеродных нанотрубок, и способ его получения |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016109209A (ru) | 2017-09-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Parveen et al. | Enhanced electrochemical behavior and hydrophobicity of crystalline polyaniline@ graphene nanocomposite synthesized at elevated temperature | |
| Kumar et al. | Synthesis and characterization of covalently-grafted graphene–polyaniline nanocomposites and its use in a supercapacitor | |
| Zhu et al. | Covalent functionalization of surfactant-wrapped graphene nanoribbons | |
| Baniasadi et al. | Preparation of conductive polyaniline/graphene nanocomposites via in situ emulsion polymerization and product characterization | |
| Karim et al. | SWNTs coated by conducting polyaniline: synthesis and modified properties | |
| Luo et al. | Synthesis of water dispersible polyaniline/poly (styrenesulfonic acid) modified graphene composite and its electrochemical properties | |
| Wang et al. | Graphene/oligoaniline based supercapacitors: towards conducting polymer materials with high rate charge storage | |
| Ansari et al. | Thermal stability in terms of DC electrical conductivity retention and the efficacy of mixing technique in the preparation of nanocomposites of graphene/polyaniline over the carbon nanotubes/polyaniline | |
| Mekki et al. | Core/shell, protuberance-free multiwalled carbon nanotube/polyaniline nanocomposites via interfacial chemistry of aryl diazonium salts | |
| Ansari et al. | Thermal stability and electrical properties of dodecyl-benzene-sulfonic-acid doped nanocomposites of polyaniline and multi-walled carbon nanotubes | |
| Plonska‐Brzezinska et al. | Preparation and Characterization of Composites that Contain Small Carbon Nano‐Onions and Conducting Polyaniline | |
| Kumar Sharma et al. | Oxidative synthesis and electrochemical studies of poly (aniline-co-pyrrole)-hybrid carbon nanostructured composite electrode materials for supercapacitor | |
| Jeon et al. | Grafting of polyaniline onto the surface of 4‐aminobenzoyl‐functionalized multiwalled carbon nanotube and its electrochemical properties | |
| Jeon et al. | Synthesis and electrical properties of polyaniline/polyaniline grafted multiwalled carbon nanotube mixture via in situ static interfacial polymerization | |
| Lin et al. | Synthesis and characterization of externally doped sulfonated polyaniline/multi-walled carbon nanotube composites | |
| Konwer | Graphene oxide-polyaniline nanocomposites for high performance supercapacitor and their optical, electrical and electrochemical properties | |
| Mahdavi et al. | Synthesis and performance study of amino functionalized graphene aerogel grafted with polyaniline nanofibers as an efficient supercapacitor material | |
| Agrawalla et al. | A facile synthesis of a novel three‐phase nanocomposite: Single‐wall carbon nanotube/silver nanohybrid fibers embedded in sulfonated polyaniline | |
| Liu et al. | The structure characteristic and electrochemical performance of graphene/polyaniline composites | |
| Choi et al. | Electrochemical activity of a polyaniline/polyaniline-grafted multiwalled carbon nanotube mixture produced by a simple suspension polymerization | |
| Gusain et al. | Highly ordered polyaniline: synthesis, characterization and electrochemical properties | |
| N’Diaye et al. | Polymerized fuchsin and modified carbon nanotube electrodes for electrochemical capacitors | |
| Zhang et al. | Novel poly (N-vinylcarbazole) grafted multi-walled carbon nanotube nanocomposites based on a nucleophilic reaction: Synthesis, fabrication of thin films, and sensing properties | |
| Thadathil et al. | Three-dimensional mesoporous polyindole architectures for supercapacitor applications | |
| RU2635606C2 (ru) | Гибридный материал на основе поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина и одностенных углеродных нанотрубок и способ его получения |