[发明专利]一种成簇聚苯胺纳米纤维复合碳电极及制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种成簇聚苯胺纳米纤维复合碳电极及制备方法和用途，制备步骤如下：将酒石酸溶于水中，得到酒石酸水溶液，向酒石酸水溶液中加入苯胺，得到混合液A，冰浴冷却；向混合液A中滴加过硫酸铵水溶液，得到混合液B，冰浴保温；向混合液B中放入碳布，冰浴放置；最后，取出碳布，用去离子水和有机溶剂洗涤，得到成簇聚苯胺纳米纤维复合碳电极。本发明制备的产品聚苯胺在碳布表面原位形成规则的成簇状的纳米结构，材料生物相容性更好，比表面积更大。电极的尺寸和形状可以调整，适合实验室、工厂、精密仪器等不同的需求。电极形成的微观结构令其具有更高的粗糙度和更佳的吸附性能，大大提高电化学反应速率。

技术领域

本发明涉及一种成簇聚苯胺纳米纤维复合碳电极及制备方法和用途，属于电极材料技术领域。

背景技术

传统的碳基电极具有良好的稳定性且价廉易得，在电极材料应用领域占有重要的地位。然而，导电性与生物相容性不佳是制约其应用的瓶颈。电极修饰技术能够在原有电极的基础上大大提高电极性能，是常用的电极改良方法和设计思路。

其中，导电高分子聚合物聚苯胺因其生物相容性佳导电性能好、易与碳材料形成稳定复合体(《化工新型材料》，2015,43(7):218-220)、且制备技术简单受到研究广泛关注，本发明提供的制备成簇聚苯胺纳米纤维复合电极的方法，可以使聚苯胺稳定锚定于碳布的表面，并在碳布表面形成规则的成簇状的纳米纤维结构，大大提高了材料的比表面积，改善了材料的导电性能，电容能力和生物相容性，同时具有操作简单，尺寸可控等优点，易于工业化放大和应用。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题是提供一种能够改善原有电极性能的，技术简单，成品稳定的碳基电极修饰方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种成簇聚苯胺纳米纤维复合碳电极，所述成簇聚苯胺纳米纤维复合碳电极以碳布为基底，在碳纤维表面原位生长有针状成簇排列的聚苯胺。

一种成簇聚苯胺纳米纤维复合碳电极的制备方法，步骤如下：

将酒石酸溶于水中，得到酒石酸水溶液，向酒石酸水溶液中加入苯胺，得到混合液A，冰浴冷却；向混合液A中滴加过硫酸铵水溶液，得到混合液B，冰浴保温；向混合液B中放入碳布，冰浴放置；最后，取出碳布，用去离子水和有机溶剂洗涤，得到成簇聚苯胺纳米纤维复合碳电极。

所述混合液A中，苯胺的浓度为0.075mol/L，酒石酸与苯胺的物质的量之比为1:2～8。

制备混合液B时，所使用的过硫酸铵水溶液与混合液A的体积比为1:2，过硫酸铵水溶液的浓度为0.15mol/L。

所述的冰浴放置时间为4～48小时。

所述的有机溶剂为乙醇，甲醇，丙酮，苯，石油醚，乙酸乙酯中的任意一种。

所述的清洗次数为1～5次。

所述的成簇聚苯胺纳米纤维复合碳电极直接用作电极材料。

有益效果：

1.该制备方法技术简单，操作简便，原材料易得，便于实验室制备，也便于工厂进行大规模制备。

2.聚苯胺在碳布表面原位形成规则的成簇状的纳米结构，材料生物相容性更好，比表面积更大。

3.电极的尺寸和形状可以根据需求调整，适合实验室、工厂、精密仪器等不同层次的需求。

4.电极形成的微观结构令其具有更高的粗糙度和更佳的吸附性能，大大提高电化学反应速率。

5.电极非常适用于微生物燃料电池，能够大大提高电池的输出电压。

附图说明