一種大氣環(huán)境下長時間穩(wěn)定存在的聚苯胺單晶薄膜的制作方法
【專利摘要】聚苯胺材料雖然化學穩(wěn)定性較好,但是作為電子器件對于環(huán)境耐受性差仍制約著整個器件或電池的壽命，如果能解決這一難題無疑將會有效促進新材料、新能源技術(shù)的快速發(fā)展。本發(fā)明制備一種大氣環(huán)境下長時間穩(wěn)定存在導電聚苯胺單晶薄膜材料的制備方法，該方法工藝簡單、環(huán)境污染小、產(chǎn)率高、易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，而且得到聚苯胺單晶薄膜的電導率高。
【專利說明】一種大氣環(huán)境下長時間穩(wěn)定存在的聚苯胺單晶薄膜

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高分子半導體單晶薄膜材料的制備方法，具體地說，涉及一種大 氣環(huán)境下長時間穩(wěn)定存在聚苯胺單晶薄膜材料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] JT-JT共軛結(jié)構(gòu)的聚苯胺不僅具有塑料的密度，又具有塑料的可加工性和金屬的 導電性等，同時還具備了金屬和塑料所欠缺的電化學和化學性能，憑借其卓越的性能在鋰 離子電池、燃料電池、超級電容器、太陽能電池、光催化、隱身材料、防腐材料、抗靜電等諸多 熱點領(lǐng)域中都有著巨大的應(yīng)用前景。
[0003] 聚苯胺材料雖然化學穩(wěn)定性較好，但是作為電子器件對于環(huán)境耐受性差仍制約 著整個電池或器件的壽命，如果能解決這一難題無疑將會有效促進新能源技術(shù)的快速發(fā) 展。
[0004] 目前摻雜方法主要有三大類：（一）是乳液聚合法，（二）是界面合成法，即是采用 在有機相和水相界面處發(fā)生聚合反應(yīng)。（三）本體聚合法。以上的三種方法可以制備普通 的聚苯胺材料，但是對于制備電子工業(yè)急需的一種大氣環(huán)境下長時間穩(wěn)定存在導電聚苯胺 單晶薄膜材料卻無能為力。所以制備超穩(wěn)定的導電聚苯胺晶體材料無論對于電子工業(yè)的電 子器件的穩(wěn)定性和可靠性，還是高分子半導體的全面工業(yè)化前景都有著重大的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決目前聚苯胺材料大氣環(huán)境下穩(wěn)定性較弱的缺點，提供一種工藝簡單、環(huán) 境污染小、產(chǎn)率高、易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，而且產(chǎn)物結(jié)晶較好、電導率較高的導電聚苯胺單 晶薄膜制備方法。
[0006] 技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明所述的一種大氣環(huán)境下長時間穩(wěn)定存在導電聚苯胺單晶薄膜材料的制備 方法，是將一定量苯胺單體和有水和有機質(zhì)子酸混合均勻，然后在硅基片上電化學聚合成 膜，最后放置在非極性有機溶劑中緩慢外延生長，其主要步驟如下：
[0008] 首先將定量的苯胺和去離子水中所用的水，混合0. 01-3N有機質(zhì)子酸和水混合溶 劑置于反應(yīng)器中充分攪拌，，然后在硅基片上I-IOOmA電化學聚合1-24小時成膜，最后放置 在非極性有機溶劑中緩慢外延生長1-12月，將得到的物質(zhì)洗滌即可得到大氣環(huán)境下長時 間穩(wěn)定存在導電聚苯胺單晶薄膜。
[0009] 其中：所述有機質(zhì)子酸是十八酸、酒石酸、硫酸、鹽酸、硝酸、檸檬酸、苯甲酸、樟腦 磺酸、冰乙酸；所述有機溶劑是丙酮、甲酚、己烷、辛烷、苯、甲苯、四氯化碳、乙醇、甲醇、環(huán)己 烷。

【具體實施方式】：
[0010] 大氣環(huán)境下長時間穩(wěn)定存在導電聚苯胺晶體材料的制備。首先，將苯胺單體、去 離子水、有機酸置于電解槽中進行電化學聚合，溫度為-10°C -80°c，聚合反應(yīng)時間為1-24 小時，停止反應(yīng)后，硅基片上形成聚苯胺薄膜。最后，放置在有機溶劑中緩慢外延生長1-12 月，將得到的物質(zhì)洗滌即可得到大氣環(huán)境下長時間穩(wěn)定存在導電聚苯胺單晶薄膜。其中： 所述有機溶劑是丙酮、甲酚、己烷、辛烷、苯、甲苯、四氯化碳、乙醇、甲醇、環(huán)己烷；所述有 機質(zhì)子酸是檸檬酸、苯甲酸、樟腦磺酸、冰乙酸；苯胺濃度為〇. 1-2N，有機質(zhì)子酸的濃度為 0. 1-3Ν〇
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下幾個優(yōu)點：（一）本發(fā)明方法采用電化學聚合，可以 自由控制電流強度、反應(yīng)時間、硅基片的大小，為不同尺寸的和聚苯胺薄膜，在-10°c-80°c 溫度下緩慢聚合，所得聚苯胺成膜性好。（二）采用二次有機溶劑中緩慢外延生長制備的聚 苯胺單晶薄膜，其大氣環(huán)境穩(wěn)定性、電導率、結(jié)晶度均優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)所制得的產(chǎn)物，具體性 能數(shù)據(jù)見表1.
[0012] 表 1.
[0013]

【權(quán)利要求】
1. 一種大氣環(huán)境下長時間穩(wěn)定存在聚苯胺單晶薄膜材料的制備方法，所述方法的主要 步驟為：首先將定量的苯胺和水相置于反應(yīng)器中充分攪拌，混合0. 01-4N有機質(zhì)子酸，然后 在硅基片上l-l〇〇mA電化學聚合1-24小時成膜，最后放置在非極性有機溶劑中緩慢外延 生長。其中：所述有機質(zhì)子酸是檸檬酸、苯甲酸、樟腦磺酸、冰乙酸、苯磺酸、蘋果酸、鄰-羥 基苯甲酸、乙酰水楊酸、對-氨基水楊酸、丙酮酸、B- 丁酮酸、a -酮丁二酸；苯胺濃度為 0. 1-2N。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是聚苯胺單晶薄膜，產(chǎn)率高。其中所述的有機 溶劑是丙酮、甲酚、環(huán)己烷、己烷、辛烷、苯、甲苯、四氯化碳。
【文檔編號】C25B3/00GK104498986SQ201410802585
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月22日
【發(fā)明者】陶玉侖 申請人:安徽理工大學