一種聚噻吩/納米銀複合導電材料的製備方法與流程
2024-03-29 04:09:05
本發明屬於無機化學領域，具體涉及一種高導電性能聚噻吩/納米銀複合導電材料的製備方法。
背景技術：
隨著社會科技的不斷進步，對導電材料的需求越來越多，該類材料被廣泛應用在醫藥、石油、化工、通信、電子、汽車和陶瓷等諸多領域。傳統的導電粉體有碳系(如石墨烯、碳納米管、碳黑、石墨、乙炔黑和碳纖維等)，金屬系(如金屬粉體和金屬纖維等)，摻雜型金屬氧化物系(ATO和ZAO等)和有機聚合物類導電材料(如聚苯胺，聚噻吩等)等幾大類。碳系導電粉體的主要缺點是分散性差，顏色深，難以調色，且生產和使用過程中易汙染環境；金屬系導電粉體存在密度大，作為導電填料使用時存在容易發生沉積，耐候性不佳等諸多不足，且生產成本高，價格昂貴；而摻雜型金屬氧化物系導電材料往往導電性能差，易發生沉澱分層而影響實際應用；有機物聚合物類導電材料價格較貴，耐候性等方面不如無機導電材料。因此，開發一種具有高導電性能，在體系中容易分散，價格低廉，且機械性能良好，耐候性佳的新型導電材料，是業界的迫切需求。
現階段關於各類導電粉體的製備及研究報導已有很多，其中納米銀粉由於其具有優良的理化及導電性能，成為用量最大的導電粉體材料之一。為了合理降低銀的消耗，充分利用我國豐富的貴金屬資源優勢，開展新型納米銀複合材料的研製，則成為一項極具理論研究與實際應用前景的工作。
本發明針對現有銀系導電材料或聚噻吩類導電材料僅為金屬或有機物單一組份，使用時受到容易沉降、成本高昂或者機械性能不佳等不足，創造性地提出了一種新型的聚噻吩/納米銀複合導電材料的製備方法，即採用聚噻吩作為基材，在其表面原位感光反應生成納米銀，從而獲得聚噻吩/納米銀複合導電材料。該方法著眼於提高聚噻吩/納米銀複合導電粉體的導電性、分散性和結構穩定性，在保證聚噻吩/納米銀複合導電粉體達到導電性能要求的前提下，大大減少金屬銀的使用量，有效地控制了生產成本，使得聚噻吩/納米 銀複合材料的產業化成為了可能；而且，反應中不添加任何有機溶劑，在降低生產成本的同時也符合綠色化學要求。本發明利用聚噻吩為基材，在其表面通過原位感光分解反應巧妙地將納米銀與聚噻吩有機結合，成功得到了結構可控、性能穩定的聚噻吩/納米銀複合導電材料。
由於本發明採用的製備方法具有產物結構穩定、導電性優異且無需複雜設備等特點，因此，具有很強的工業應用前景。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種高導電性能聚噻吩/納米銀複合導電材料的製備方法，用來製備具有良好導電性能的粉體，降低粉體的密度避免使用過程中發生沉降現象，提高複合材料的熱穩定性及耐候性。採用本發明提供的製備方法，所獲得的聚噻吩/納米銀複合導電粉體，具有原料來源廣泛，生產過程能耗低，導電性能優良，耐候性好等優點。同時，該方法不產生任何有害廢料，可以節省資源，降低對環境的汙染，符合低碳經濟和可持續發展經濟策略要求。
本發明提出一種新型的聚噻吩/納米銀複合導電粉體，採用原位感光分解反應的方法進行製備，其具體步驟為：稱取硝酸銀和可溶性滷化物(或者可溶性含氧酸鹽)配製成水溶液，備用。在強光照射且攪拌條件下(500W高壓汞燈)，將聚噻吩溶液置於燒杯中作為基材，將硝酸銀和可溶性滷化物(或者可溶性含氧酸鹽)溶液滴加到燒杯中，在聚噻吩表面形成可發生感光分解反應的銀鹽沉澱，銀鹽沉澱在光照條件下發生分解生成銀納米粒子，緊密包覆在聚噻吩的表面。上述反應體系在光照下反應一段時間後，用離心分離機高速分離產物，並用去離子水洗滌數次，即得到聚噻吩/納米銀複合導電材料。
具體製備條件為：
硝酸銀溶液的濃度為1-5摩爾/升；
可溶性滷化物(或者可溶性含氧酸鹽)溶液的濃度為1-5摩爾/升；
滴加結束後光照反應時間為：20分鐘至2小時。
本發明得到的聚噻吩/銀複合導電材料具有良好的分散性，其電阻率僅為10-6歐姆·釐米左右。
本發明具有如下優點：
1、首次提出利用原位感光分解反應製備出了聚噻吩/納米銀複合導電粉體。該導電粉 體材料由於是原位生成，聚噻吩與納米銀之間結合緊密，銀納米粒子具有粒徑小且均一，導電性好，無團聚現象等優點；
2、複合導電材料同單純納米銀粉相比，在保證導電性能滿足導電要求的前提下，其密度更是有了大幅度的降低，這對拓展複合材料的應用範圍，避免沉降的發生，減少貴金屬材料的用量，提高該複合導電粉體的經濟附加值是十分有意義的。
3、利用本發明製備的聚噻吩/納米銀複合導電材料不僅具有優異的導電能力，而且具有良好的抗菌能力。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發明作進一步的說明。
實施例1：
分別配製1mol/L硝酸銀溶液和1mol/L溴化鉀溶液，備用。在光照且攪拌條件下，將聚噻吩溶液置於燒杯中作為基材，將硝酸銀和溴化鉀滴加到燒杯中，在聚噻吩表面形成溴化銀沉澱，溴化銀在強光照條件下(500W高壓汞燈)發生分解生成銀納米粒子。體系在光照且攪拌下再反應20分鐘。用離心分離機高速分離產物，並用去離子水洗滌數次，即得到聚噻吩/納米銀複合導電材料。
實施例2
分別配製5mol/L硝酸銀溶液和5mol/L氯化鉀溶液，備用。在光照且攪拌條件下，將聚噻吩溶液置於燒杯中作為基材，將硝酸銀和氯化鉀滴加到燒杯中，在聚噻吩表面形成氯化銀沉澱，氯化銀在強光照條件下(500W高壓汞燈)發生分解生成銀納米粒子。體系在光照且攪拌下反應反應2小時後，用離心分離機高速分離產物，並用去離子水洗滌數次，即得到聚噻吩/納米銀複合導電材料。
實施例3
分別配製3mol/L硝酸銀溶液和3mol/L碘化鉀溶液，備用。在光照且攪拌條件下，將聚噻吩溶液置於燒杯中作為基材，將硝酸銀和碘化鉀滴加到燒杯中，在聚噻吩表面形成碘 化銀沉澱，碘化銀在光照條件下(500W高壓汞燈)發生分解生成銀納米粒子。體系在光照且攪拌下再反應1小時，用離心分離機高速分離產物，並用去離子水洗滌數次，即得到聚噻吩/納米銀複合導電材料。
實施例4
分別配製2mol/L硝酸銀溶液和2mol/L磷酸鉀溶液，備用。在光照且攪拌條件下，將聚噻吩溶液置於燒杯中作為基材，將硝酸銀和磷酸鉀滴加到燒杯中，在聚噻吩表面形成磷酸銀沉澱，磷酸銀在光照條件下(500W高壓汞燈)發生分解生成銀納米粒子。體系在光照且攪拌下反應2小時，用離心分離機高速分離產物，並用去離子水洗滌數次，即得到聚噻吩/納米銀複合導電材料。
實施例5
分別配製2mol/L硝酸銀溶液和2mol/L鉬酸鉀溶液，備用。在光照且攪拌條件下，將聚噻吩溶液置於燒杯中作為基材，將硝酸銀和鉬酸鉀滴加到燒杯中，在聚噻吩表面形成鉬酸銀沉澱，鉬酸銀在光照條件下發生分解生成銀納米粒子。體系在光照且攪拌下反應2小時，用離心分離機高速分離產物，並用去離子水洗滌數次，即得到聚噻吩/納米銀複合導電材料。