一种电泳沉积制备形貌可控的导电聚苯胺膜的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及导电聚苯胺膜的制备技术领域，尤其涉及一种电泳沉积制备形貌可控的导电聚苯胺膜的方法。
【背景技术】
[0002]导电聚合物又称导电高分子，是由具有共轭双键的高分子主链经化学或电化学掺杂而显示半导体甚至导体性质的聚合物。通过可逆的掺杂-脱掺杂能够实现导电性能的转换，可根据使用的需要在绝缘体、半导体和导体之间进行调节。导电聚合物所具有的物理化学性能，是迄今为止任何材料都无法比拟的。
[0003]聚苯胺在空气中有良好的稳定性、较高的电导率、较低的成本及结构的多样化、特殊的掺杂机制等，是最具应用前景的导电高聚物之一。但是，由于分子间的强烈作用和高刚性链，处于导电态的掺杂聚苯胺几乎不溶于任何溶剂，加热直至分解仍不熔融，综合力学性能较差，无法用传统方法直接成型加工，这在很大程度上限制了它的应用，制备聚苯胺膜是解决其难加工问题的一种有效途径。使用苯胺单体为原料，在酸体系下，采用电化学沉积的方法制备聚苯胺膜是较为有效的一种成膜方法，但是该方法获得的聚苯胺膜的形貌难以控制，难以满足一些对材料形貌具有特殊要求的领域，如聚苯胺分子导线、分子线圈、分子器件及传感器等应用领域，即在很多前沿领域的应用受到限制。
【发明内容】
[0004]本发明涉及一种电泳沉积制备形貌可控的导电聚苯胺膜的方法。以化学合成的导电聚苯胺溶胶为电解质，以直流电源为工作电源，铂片电极为对电极，采用电泳沉积的方法在氧化铟锡导电玻璃工作电极上制备得具有较佳电化学性能的导电聚苯胺膜，所制备的导电聚苯胺膜的微观形貌与化学合成的导电聚苯胺的微观形貌保持一致。即可根据化学法较为容易的调节导电聚苯胺的微观形貌，从而控制导电聚苯胺膜的微观形貌。
[0005]本发明的目的是提供一种电泳沉积制备形貌可控的导电聚苯胺膜的方法。
[0006]本发明采用如下技术方案:
[0007]本发明的电泳沉积制备形貌可控的导电聚苯胺膜的方法的具体步骤如下:
[0008](I)清洗氧化铟锡导电玻璃(ITO)作为工作电极，依次用丙酮、乙醇、蒸馏水在超声波清洗机中各超声20min，并在40°C下干燥2h。洗净的ITO电极放入密封袋中保存待用。
[0009](2)取导电聚苯胺(PANI)粉末，溶于甲酸中得到浓度为为lg/L的PANI甲酸溶液。以PANI甲酸溶液为分散介质，以乙腈为分散剂，配置不同浓度(0.01?0.5g/L)的PANI溶胶。
[0010](3)取PANI溶胶至烧杯中，将ITO电极与铂片电极(对电极)固定，铂片电极连接正极，ITO电极连接负极，接通直流工作电源，控制沉积电压为50?150V，沉积时间为60?300s，沉积完成后，用蒸馏水淋洗铂片电极，避光晾干。在ITO电极上沉积得PANI膜。
[0011]步骤(2)中，所述的PANI可为化学合成的，具有不同形貌的PANI及其复合材料，如纳米棒状、纳米管状、纳米纤维状、纳米线状、片状，球状等，优选为纳米纤维状。经该方法制备的PANI膜可以保持原有的PANI形貌，即与其原有的化学合成所得的PANI形貌一致。
[0012]步骤(2)中，优选配置浓度为0.25g/L的导电聚苯胺溶胶。
[0013]步骤(3)中，所述的氧化铟锡导电玻璃电极与铂片电极的面积相等。
[0014]步骤(3)中，优选控制沉积电压为100V，沉积时间为150s。
[0015]本发明的积极效果如下:
[0016]本发明通过化学合成的导电聚苯胺为原料，可以利用化学合成法较为容易的控制导电聚苯胺的微观形貌，如纳米棒状、纳米管状、纳米纤维状、纳米线状、片状，球状等。经该方法制备的导电聚苯胺膜的微观形貌与其原有的化学合成所得的导电聚苯胺形貌一致，即使用本发明的方法可以较为容易的控制导电聚苯胺膜的微观形貌，同时具有良好的电化学性能。
【附图说明】
[0017]图1是无定型形貌聚苯胺的SEM图。
[0018]图2是无定型形貌聚苯胺膜的SEM图。
[0019]图3是纳米棒形貌聚苯胺的SEM图。
[0020]图4是纳米棒形貌聚苯胺膜的SEM图。
[0021]图1是无定型形貌聚苯胺的SEM图，从图中可以看出，聚苯胺呈现不规则的形貌，经电泳沉积成膜后，膜的SEM如图2所示，可以看出，成膜后的聚苯胺的形貌依然是无定型结构，没有发生变化。图3是通过化学方法制备的具有纳米棒形貌的聚苯胺材料，从图3中可以看见聚苯胺呈现较好的纳米棒结构，经电泳沉积成膜后，膜的形貌如图4所示，可以看出，聚苯胺原有的纳米棒形貌得到了较为完好的保存，基本上没有发生改变。因此，可以证明使用电泳沉积法制备聚苯胺膜可以使得聚苯胺膜的形貌与化学合成法制备的导电聚苯胺的微观形貌相一致。
【具体实施方式】
[0022]下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
[0023]实施例一:
[0024](I)清洗氧化铟锡导电玻璃(ITO)作为工作电极，依次用丙酮、乙醇、蒸馏水在超声波清洗机中各超声20min，并在40°C下干燥2h。洗净的ITO电极放入密封袋中保存待用。
[0025](2)取具有纳米纤维状形貌的导电聚苯胺(PANI)粉末，溶于甲酸中得到浓度为为lmg/mL的PANI甲酸溶液。以PANI甲酸溶液为分散介质，以乙腈为分散剂，配置浓度为0.0 lg/L 的 PANI 溶胶。
[0026](3)取PANI溶胶至烧杯中，将ITO电极与铂片电极(对电极)固定，铂片电极连接正极，ITO电极连接负极，接通直流工作电源，控制沉积电压为50V，沉积时间为60s，沉积完成后，用蒸馏水淋洗铂片电极，避光晾干。在ITO电极上沉积得具有纳米纤维状形貌的PANI膜。
[0027]实施例二:
[0028](I)清洗氧化铟锡导电玻璃(ITO)作为工作电极，依次用丙酮、乙醇、蒸馏水在超声波清洗机中各超声20min，并在40°C下干燥2h。洗净的ITO电极放入密封袋中保存待用。
[0029](2)取具有纳米纤维状形貌的导电聚苯胺(PANI)粉末，溶于甲酸中得到浓度为为lmg/mL的PANI甲酸溶液。以PA