[发明专利]离子化BC/PANI柔性双导电复合材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种离子化BC/PANI柔性双导电复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法首先将原生态的纳米细菌纤维素进行预处理及提纯；随后对预处理及提纯后的纳米细菌纤维素进行化学改性以引入功能基团；在化学改性后纳米细菌纤维素上原位合成聚苯胺，得到离子化纳米细菌纤维素/聚苯胺柔性双导电复合材料；

其中，对预处理及提纯后的纳米细菌纤维素进行化学改性引入的功能基团包括羧酸根离子和磺酸根离子中的任意一种，

其中，所述方法对预处理及提纯后的纳米细菌纤维素进行化学改性，引入羧酸根离子和磺酸根离子中的任意一种功能基团的方法，分别为：

引入羧酸根离子：采用分步氧化法将羧酸根引入所述预处理及提纯后的纳米细菌纤维素中完成羧酸化改性，得到羧酸化细菌纤维素；

引入磺酸根离子：利用磺化试剂，将磺酸根引入所述预处理及提纯后的纳米细菌纤维素中完成磺化改性，得到磺化纳米细菌纤维素。

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述引入羧酸根的步骤具体为：

(1)氧化处理：将预处理及提纯后的纳米细菌纤维素膜置于摩尔浓度为0.02～0.06mol/L的选择性氧化剂溶液中避光封存24～48小时，之后取出用去离子水清洗数遍，得到氧化纳米细菌纤维素；

(2)羧酸化处理：将步骤(1)制备获得的所述氧化纳米细菌纤维素放入质量分数为1～10wt％的羧酸化试剂中，反应1～15min；反应完毕后取出，用去离子水和乙醇多次反复清洗，除去残余氧化剂，浸泡于去离子水中待用，获得羧酸化的纳米细菌纤维素；

其中，所述羧酸化试剂为有氧化性的化学试剂，包括次氯酸钠、次氯酸、高锰酸钾、次氯酸钾中的任意一种或任意两种以上的组合。

3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述引入磺酸根离子具体为：

(1)氧化处理：将预处理及提纯后的纳米细菌纤维素膜置于摩尔浓度为0.02～0.06mol/L的选择性氧化剂溶液中避光封存24～48小时，之后取出用去离子水清洗数遍，得到氧化纳米细菌纤维素；

(2)磺酸化处理：将步骤(1)制备获得的所述氧化纳米细菌纤维素放入质量分数为1～20wt％的磺酸化试剂溶液中，控制反应温度在40～80℃之间，连续反应1～24小时，保持机械搅拌；反应完毕后将所得纳米细菌纤维素膜取出，用去离子水和乙醇多次反复清洗，除去残余的未反应磺酸化试剂，将产物浸泡于去离子水中待用；得到磺酸化处理后的纳米细菌纤维素；

所述磺化试剂包括亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、硫酸中的任意一种或任意两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，在改性后的纳米细菌纤维素纤维上原位合成聚苯胺，具体为：将化学改性后的纳米细菌纤维素放入苯胺盐酸溶液中浸泡，以改善纤维素的反应活性；待充分浸泡吸收苯胺盐酸溶液后，向苯胺盐酸溶液中缓慢加入适量引发剂，立即持续匀速震荡反应，控制反应处于-5～5℃的低温状态，直至聚苯胺完全包覆细菌纤维素，得到柔性复合材料,其中，所述引发剂为过硫酸铵。

5.一种离子化BC/PANI柔性双导电复合材料，所述复合材料根据权利要求1-4任一项所述制备方法制备获得，其特征在于，所述复合材料包括化学改性后纳米细菌纤维素、在所述化学改性后纳米细菌纤维素上原位合成的聚苯胺，所述聚苯胺包裹在纳米细菌纤维素的纤维上，形成纳米鞘层结构，构成连续导电网络；

其中，所述化学改性后纳米细菌纤维素为引入羧酸根离子和磺酸根离子中的任意一种功能基团后的纳米细菌纤维素。

6.一种离子化BC/PANI柔性双导电复合材料的应用，其特征在于，所述复合材料根据权利要求1-4任一项所述制备方法制备获得，所述复合材料能够用于多孔凝胶聚电解质、离子交换膜、柔性可穿戴电子制品、可植入燃料电池、生物传感器或染料敏化太阳能电池的制备。