[发明专利]一种改性纤维球负载聚苯胺复合材料及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种改性纤维球负载聚苯胺复合材料及其制备方法和用途，涉及复合材料领域。该复合材料呈直径4～5cm的球状结构，其结构上包括改性纤维球和负载在改性纤维球上的纳米丝状结构的聚苯胺；本发明还公开了该复合材料的制备方法，包括纤维球的改性、制备纳米丝状聚苯胺、制备PANI/m‑FB复合材料三个步骤；该方法将改性纤维球作为负载材料，再通过种子聚合法将聚苯胺附着在纤维球上，工艺成熟，成本低廉，重复性好，可以实现批量生产。制得的复合材料可以用于去除污水中的Cr(VI)，去除能力可达到291.13mg/g，不易造成二次污染，且经多次重复使用后，去除率依然可达90％，是一种良好的吸附剂，可应用于工业污水处理。

技术领域

本发明涉及一种复合材料，特别是一种改性纤维球负载聚苯胺复合材料 和该复合材料的制备方法，以及该复合材料在去除水体中重金属离子Cr(VI) 的用途。

背景技术

聚苯胺是一种导电高分子聚合物，因为其独特的物理化学特性被广泛地 应用于传感器、电池材料、电磁屏蔽材料、吸波材料等领域。而且，聚苯胺 因为其独特的分子结构，不仅对重金属离子有良好的络合作用，还具有丰富 的氧化还原特性，因此，也可以作为一种良好的吸附材料用于污水处理。

目前，研究得最多的是纳微结构的聚苯胺，2004年，Ruotolo等人通过 电沉积法制备出了高导电性的聚苯胺纳米薄膜；2011年，Guo等人通过化学 氧化聚合法制备出了形貌均一的聚苯胺纳米纤维；2018年，Wu等人在碱性 条件下制备出了聚苯胺空心球结构。研究表明，聚苯胺薄膜的比表面积较小， 限制了其去除水溶液中Cr(VI)的能力。聚苯胺纳米纤维、纳米空心球等与纳 米薄膜相比，虽然具有较大的比表面积，但由于其体积小，易在实际应用中 造成二次污染，也限制了其工业化应用。

近年来，研究人员通过将聚苯胺与其它材料复合，希望达到减少二次污 染的目的。Harijan等人在发表的题为“Magnetite/graphene/polyaniline compositeforremovalofaqueoushexavalentchromium”,J.Appl.Polym.Sci., 2016,133(用于去除Cr(VI)的磁铁矿/石墨烯/聚苯胺复合材料的合成，《应 用高分子科学杂志》，2016年第133卷)的文章中报道了通过将聚苯胺与石 墨烯和磁铁矿复合，实现聚苯胺的回收利用，最大吸附能力可达到 153.3mg/g。但是，这种材料的回收利用过程比较繁琐，需要用磁铁，然后 再经过分离处理，不符合成本低廉、操作简单的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种改性 纤维球负载聚苯胺复合材料；

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种改性纤维球负载聚苯胺复 合材料的制备方法；

本发明要解决的又一个技术问题为提供一种改性纤维球负载聚苯胺复 合材料的用途；

为了解决本发明的技术问题，所采取的技术方案为一种改性纤维球负载 聚苯胺复合材料，该复合材料呈直径4～5cm的球状结构，该球状结构上包 括位于中心的改性纤维球和负载在改性纤维球上的纳米丝状结构的聚苯胺， 所述改性纤维球由纤维球改性后制得，所述改性纤维球和聚苯胺的质量比为 (3～5):(1～5)，所述纳米丝状结构聚苯胺的直径为190±10nm，长度为 1～1.5μm。

作为上述改性纤维球负载聚苯胺复合材料进一步的改进：

优选的，所述纤维球的主要材质为聚酯纤维，直径为0.8～1mm，密度 为1.5g/cm³，比表面积为3000m²/m³。

为了解决本发明的另一个技术问题，所采取的技术方案为，一种改性纤 维球负载聚苯胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：