聚苯胺_五氧化二钒插入型杂化纳米复合材料的合成与表征.pdf

第20卷第3期高分子材料科学与工程Vol.20,No.3
2004年5月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGMay2004

聚苯胺/五氧化二钒插入型杂化纳米
复合材料的合成与表征

王庚超,苏静,张敏璐,范晓青
(华东理工大学材料科学研究所,上海200237)

摘要:用原位氧化聚合法将聚苯胺分子链插入层状五氧化二钒的片层中,从而制得了一系列聚苯胺/五

氧化二钒(PAn/V2O5)杂化纳米复合材料。采用WAXD、FT-IR、TGA及四探针电导率测量等手段对产
物进行表征,结果表明,聚苯胺分子以单层形式在受限的纳米空间(五氧化二钒的片层中)生成,聚苯胺
-3-2
以伸展的单分子链存在,自由电子得到充分离域,PAn/V2O5杂化材料室温电导率在10S/cm～10
S/cm之间。

关键词:聚苯胺/五氧化二钒;插层聚合;杂化纳米复合材料
中图分类号:TB383文献标识码:A文章编号:1000-7555(2004)03-0053-04

在众多共轭导电高分子中,聚苯胺以原料问题尚待解决,而有关这方面的研究报道较少。

易得、优异的电化学性能、良好的环境稳定性等本文采用V2O5干凝胶作为主体,制得了一系

优点,在诸如电磁屏蔽、电致变色、电极材料、防列PAn/V2O5杂化纳米复合材料,并考察了纳
腐蚀等诸多方面有着广阔的应用前景,目前成米复合材料的结构、热稳定性和电性能。
为国内外的研发热点[1～3]。但聚苯胺存在着不
实验部分
熔和难溶的缺点,难以在实际加工中得到应用。1
插层聚合为改善导电聚苯胺的性能提供了1.1原料
新思路。插层聚合是指将单体插入层状无机物盐酸、氢氧化钠、氯化钠、钒酸钠、过硫酸
铵、丙酮皆为分析纯苯胺分析纯使用前经
的片层之间,从而得到有机/无机杂化材料。许:;:,
多无机化合物如硅酸盐类、磷酸盐类、金属氧化减压蒸馏;001×7(732)阳离子交换树脂:上海
物、氧氯化物等具有典型的层状结构,而且其层华震科技贸易公司提供。
间距通常处于纳米尺寸,理论上可以实现无机1.2合成
相和有机相在纳米水平上复合。近来关于导电V2O5nH2O干凝胶的制备:将钒酸钠溶解
聚合物/无机物插入型杂化纳米复合材料的研于去离子水中,让该溶液流过盛有预处理过的
究受到越来越多的科学工作者的关注。一些已氢离子交换树脂的交换柱,得到黄色的HVO3
经成功插入到无机层状物质的层间,溶液,HVO3溶液存放24h后聚合为V2O5溶
[4][5]胶,将V2O5溶胶置于玻璃基质上,在空气中自
如polyaniline/MoO3,polyaniline/V2O5,
[6][7]然干燥后即得暗红色V2O5·nH2O干凝胶,自
polyaniline/HUO2PO4,polyaniline/FeOCl,
[8]然干燥后的V2O5干凝胶在不同温度下热处
polypyrrol/mordenites等。当PAn/V2O5杂
理制得两种不同水含量的252
化材料用作锂离子二次电池的正极时,电池可,VOnHO(n=
逆嵌锂容量和循环寿命都得到提高。但由于该1.15和n=0.21)干凝胶。
/25杂化材料的合成:将不同含量
类多相体系的复杂性,许多有关结构和性能的PAnVO

收稿日期:2002-03-02;修订日期:2002-04-19
作者简介:王庚超(1965-),男,副研究员.Email:[e-mail]
54高分子材料科学与工程2004年

的苯胺分散在去离子水中,再添加一定量的苯胺常出现的紧缩链构象。从Fig.1还可以看

V2O5nH2O干凝胶,在25℃或5℃下充分搅出,随着苯胺用量的增加,杂化材料层间距的扩
拌,在空气中反应24h,反应结束后,产物经过展程度略有增大,表明聚苯胺的插入量只有微
滤分离,先用去离子水洗,再用丙酮淋洗,置于弱增加。
真空中干燥24h,最后将产物研磨,干燥存放。
1.3测试
X射线粉末衍射分析采用RigakuD/Max
RBX射线衍射仪,扫描范围3°～60°,Cu(K)
靶,工作电压40kV,工作电流100mA。红外光
谱分析采用NicoletMagna-IR550傅立叶红外
光谱仪,制样方法KBr压片。热失重分析采用
美国DuPont1090热分析仪,在氮气氛中,升温
速率2℃/min,温度范围室温～550℃。采用四
探针法测试压制试片的电导率。

Fig.2FT-IRspectrafor(a)bulkpolyaniline(emeraldine
salt),(b)V2O5xerogelandthehybridssynthesized

withdifferentaniline/V2O5nominalratios:(c)1∶
1,(d)3∶1