[发明专利]导电聚苯胺/锂藻土复合物的用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电高分子/无机物复合物的用途，具体地说，涉及一种导电聚苯胺/锂藻土复合物的用途。

背景技术

导电高分子是近几十年发展起来的新型功能性聚合物材料。由于其独特的物理、化学性能，因此有望广泛用于开发多种功能性的材料和器件。随着人们对导电高分子研究的不断深入，以导电高分子为主体的功能性复合材料也越来越受到化学和材料学等领域的科学家们的广泛关注；尤其是导电高分子与许多无机物的复合材料。

作为导电高分子的典型代表之一，聚苯胺具有原料易得、合成简便以及良好的环境稳定性等优点；尤其是简单、且可逆的质子酸掺杂/脱掺杂过程，使得导电聚苯胺在新能源等诸多领域显现出巨大的应用潜力。然而作为超级电容器的电极材料，导电聚苯胺在其实现产业化的进程中仍然存在一些急需解决的问题，例如：比容量和循环稳定性的进一步改进，尤其是倍率特性的提高。高倍率特性与高功率密度直接相关，这对超级电容器在混合动力汽车中的实际应用是非常重要的。

人工合成锂藻土(Laponite)的结构与天然蒙脱石类似为2∶1层状硅酸盐结构[N.N.Herrera，J.M.Letoffe，J.L.Putaux，L.David，E.B.Lami，Langmuir，2004，20：1564-1571]，其结构如下式所示：

在镁氧八面体的两边各有一个共用氧原子的硅氧四面体，其中部分二价的镁原子被一价锂原子置换，使粒子表面带有永久负电荷。当其分散在pH＜11的水溶液中时，Mg₂OH质子化而使粒子边缘带有几个到几十个单位电量的正电荷[J.O.Fossum，Physica A，1999，270：270-277；A.Y.Huang，J.C.Berg，J.Colloiol Interface Sci.2006，296：159-164.]。锂藻土不溶于水，但在水中其片层可剥离分散，并形成无色透明的胶体分散液。

尽管已有多种导电聚苯胺/无机物复合物的报道，但迄今为止，基于导电聚苯胺/锂藻土复合物的超级电容器电极材料的研究却未见报道。

发明内容

本发明的目的在于，提供了一种导电聚苯胺/锂藻土复合物的新用途，即其在制备超级电容器电极材料中的应用；

所述的导电聚苯胺/锂藻土复合物由：主要步骤如下的制备方法制得；

在有氧化剂存在条件下，由苯胺单体和锂藻土在无机强酸的水溶液中，经原位氧化聚合3小时～24小时制得；

其中，苯胺单体与锂藻土的重量比为1∶(0.01～0.2)。

以含本发明所述复合物的材料作为超级电容器的电极材料，在1M H₂SO₄水溶液中进行充放电实验，其表现出了高倍率特性，可用于制备超级电容器的电极材料。

附图说明

图1为由实施例8制得的导电聚苯胺/锂藻土复合物在1M H₂SO₄水溶液中的循环伏安曲线；

图2为由实施例8制得的含导电聚苯胺/锂藻土复合物的电极材料在不同充放电电流密度下的容量保持率。

具体实施方式

在本发明一个优选的技术方案中，苯胺单体与氧化剂的摩尔比为1∶(0.5～2.0)，所用的氧化剂是：现有用于制备聚苯胺的氧化剂，如过硫酸铵、重铬酸钾、碘酸钾或过氧化氢等，本发明推荐使用过硫酸铵。

在本发明另一个优选的技术方案中，所述的无机强酸为盐酸、硫酸或高氯酸。

本发明还提供一种制备所述的导电聚苯胺/锂藻土复合物的方法，具体包括如下步骤：

(1)将锂藻土(市售品)和无机强酸(如盐酸、硫酸或高氯酸)的水溶液置于反应器中，超声分散至均匀透明状；

(2)向上述反应器中加入苯胺单体(苯胺单体与锂藻土的重量比为1∶(0.01～0.2))，在搅拌条件下，再向该反应器中加入现有用于制备聚苯胺的氧化剂(如过硫酸铵、重铬酸钾、碘酸钾或过氧化氢等)，苯胺单体与氧化剂的摩尔比为1∶(0.5～2.0)，在10℃～30℃及搅拌条件下，氧化聚合3小时～24小时，过滤、洗涤所得滤饼至中性，最后在惰性气氛(如氮气气氛等)中干燥(干燥条件是：温度为50℃～70℃，干燥时间为8～24小时)后即得目标物(本发明所述的导电聚苯胺/锂藻土复合物)。