一种导电聚苯胺嵌入层状二氧化锰纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将层间含有阳离子表面活性剂的介观结构层状二氧化锰加入到有机极性介质中，经超声波处理０．５～２小时，使层状二氧化锰均匀分散在有机极性溶剂中，然后加入苯胺均聚物或共聚物溶液，溶液浓度为０．５％～５％，再经超声波处理并在磁力搅拌下，使苯胺均聚物或共聚物溶液与二氧化锰层间的表面活性剂进行交换反应６～２４小时，控制反应温度１０～５０℃，过滤、洗涤，产物经０．１～０．５Ｍ盐酸溶液掺杂６～４８小时，洗涤、干燥后，得到导电聚苯胺嵌入层状二氧化锰纳米复合材料粉末。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
层状二氧化锰具有价格低廉，无毒，较高比容量、能够承受大电流冲放电特性等优点，在用作锂、锂离子二次电池和超级电容器电极材料时显现出优势。但层状二氧化锰充放电循环稳定性较差，在高温下尤其明显。导电聚苯胺(polyaniline)具有良好的导电性和优异的电化学特性，也是用作锂离子电池的较理想正极材料，但存在着高自放电性、可逆嵌锂容量不够高等缺点。纳米复合技术为解决上述问题提供了新的思路。纳米复合材料的特殊结构，使不同组分的性能结合于一体，同时在不同组分间的协同作用下，产生了各组分所不具备的特异性质。作为构筑纳米复合材料的新方法，插层法用于锂离子电池电极材料的制备已引起科学家们的关注，导电聚苯胺及其共聚物已被成功插入到无机层状物质的层间，如polyaniline/V2O5，poly(N-propane sulfonic acid aniline/V2O5，polyaniline/FeOCl等。与无机层状物相比，所形成纳米复合材料的导电性、比容量和充放电循环稳定性等性能均得到明显的改善。层状二氧化锰的层间距通常比较小(0.7nm左右)，且层间呈现碱性，使得苯胺及其衍生物单体难以插入到其片层进行原位氧化聚合。龚克成等以丁胺、苯胺及层状二氧化锰(δ-二氧化锰)为原料，采用多步扩散、交换及聚合反应方法制得聚苯胺嵌入δ-二氧化锰的层状复合物，用该层状复合物制作锂或锂离子电池的正极，使电池能在充放电电流密度1～5mA/cm2条件下，仍分别保持170～132mAh/g的比容量，但其制备工艺较为复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种。本专利技术的制备方法不同于通常的插层聚合法，其特征是采用超声波分散技术将层间含有阳离子表面活性剂的层状二氧化锰均匀分散在有机极性溶剂中，并与苯胺均聚物或共聚物溶液混合，在超声作用下，苯胺均聚物或共聚物与二氧化锰层间的表面活性剂进行交换反应，制得导电聚苯胺嵌入层状二氧化锰纳米复合材料。本专利技术方法制得的聚苯胺嵌入二氧化锰复合物是一种低维纳米复合材料，其组装机理为介观结构的层状二氧化锰在有机极性介质中经超声波处理会发生剥离形成胶体悬浮液，在氢键作用下，苯胺均聚物或共聚物将取代阳离子表面活性剂组装到二氧化锰片层表面，形成稳定的纳米胶体复合物，晾干后将形成层状有序的导电聚苯胺嵌入层状二氧化锰纳米复合材料。本专利技术是通过如下技术方案实现的将层间含有阳离子表面活性剂的介观结构层状二氧化锰加入到有机极性介质中，经超声波处理0.5～2小时，使层状二氧化锰均匀分散在有机极性溶剂中，然后加入苯胺均聚物或共聚物溶液，溶液浓度为0.5％～5％，再经超声波处理并在磁力搅拌下，使苯胺均聚物或共聚物与二氧化锰层间的表面活性剂进行交换反应6～24小时，控制反应温度10～50℃，过滤、洗涤，产物经0.1～0.5M盐酸溶液掺杂6～48小时，最好为24小时，洗涤、干燥后，将得到导电聚苯胺嵌入层状二氧化锰纳米复合材料粉末；其中所述的层状二氧化锰与苯胺均聚物或共聚物的质量比为1∶0.1～1；所述的层状二氧化锰的层间距在2-3nm之间，层间含有的阳离子表面活性剂为选自十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种；所述的用于分散层状二氧化锰的有机极性介质为选自1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基亚砜(DMSO)中的一种；所述的苯胺均聚物或共聚物为选自聚苯胺、苯胺/邻甲氧基苯胺共聚物、苯胺/邻胺基苯磺酸共聚物或苯胺/N-丙烷磺酸基苯胺共聚物中的一种。有益效果本专利技术采用超声波分散技术，可使层状二氧化锰在有机极性溶剂中分散均匀，在超声作用下，苯胺均聚物或共聚物与二氧化锰层间的表面活性剂进行交换反应，所合成的聚苯胺嵌入二氧化锰纳米复合材料具有良好的稳定性和导电性，且的工艺简便易行。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但并不限定本专利技术的保护范围实施例1将0.5g层间含有十六烷基三甲基溴化铵的层状二氧化锰(层间距为2.54nm)加入到20ml的1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，经超声波处理1小时，然后加入聚苯胺的NMP溶液20ml(含0.05g聚苯胺)，再经超声波处理0.5小时，并在磁力搅拌下，使聚苯胺与二氧化锰层间的十六烷基三甲基溴化铵进行交换反应24小时，控制反应温度25℃，过滤、洗涤，产物经0.5M盐酸溶液掺杂24小时，洗涤、干燥后，将得到导电聚苯胺嵌入层状二氧化锰纳米复合材料粉末。XRD测试其层间距为2.85nm。电导率为1.9×10-4S/cm-1。实施例2将0.5g层间含有十六烷基三甲基溴化铵的层状二氧化锰(层间距为2.54nm)加入到20ml的1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，经超声波处理0.5小时，然后加入苯胺/邻甲氧基苯胺共聚物的NMP溶液20ml(含0.5g苯胺/邻甲氧基苯胺共聚物)，再经超声波处理0.5小时，并在磁力搅拌下，使苯胺/邻甲氧基苯胺共聚物与二氧化锰层间的十六烷基三甲基溴化铵进行交换反应12小时，控制反应温度50℃，过滤、洗涤，产物经0.5M盐酸溶液掺杂24小时，洗涤、干燥后，将得到导电苯胺/邻甲氧基苯胺共聚物嵌入层状二氧化锰纳米复合材料粉末。XRD测试其层间距为4.49nm。电导率为8.9×10-3S/cm-1。实施例3将0.5g层间含有十二烷基三甲基氯化铵的层状二氧化锰(层间距为2.36nm)加入到20ml的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，经超声波处理1小时，然后加入苯胺/邻甲氧基苯胺共聚物的DMF溶液20ml(含0.3g苯胺/邻甲氧基苯胺共聚物)，再经超声波处理0.5小时，并在磁力搅拌下，使苯胺/邻甲氧基苯胺共聚物与二氧化锰层间的十二烷基三甲基氯化铵进行交换反应6小时，控制反应温度10℃，过滤、洗涤，产物经0.2M盐酸溶液掺杂8小时，洗涤、干燥后，将得到导电苯胺/邻甲氧基苯胺共聚物嵌入层状二氧化锰纳米复合材料粉末。XRD测试其层间距为3.53nm。电导率为1.2×10-3S/cm-1。实施例4将0.5g层间含有十二烷基二甲基苄基氯化铵的层状二氧化锰(层间距为2.48nm)加入到20ml的二甲基亚砜(DMSO)中，经超声波处理2小时，然后加入苯胺/邻胺基苯磺酸共聚物的DMSO溶液20ml(含0.2g苯胺/邻胺基苯磺酸共聚物)，再经超声波处理0.5小时，并在磁力搅拌下，使苯胺/邻胺基苯磺酸共聚物与二氧化锰层间的十二烷基二甲基苄基氯化铵进行交换反应12小时，控制反应温度25℃，过滤、洗涤，产物经0.2M盐酸溶液掺杂48小时，洗涤、干燥后，将得到导电苯胺/邻胺基苯磺酸嵌入层状二氧化锰纳米复合材料粉末。XRD测试其层间距为3.35nm。电导率为9.6×10-4S/cm-1。实施例5将0.5g层间含有十六烷基三甲基溴化铵的层状二氧化锰(层间距为2.54nm)加入到20ml的1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，经超声波处理1小时，然后加入苯胺/N-丙烷磺酸基苯胺共聚物的NMP溶液20ml(含0.2g苯胺/N-丙烷磺酸基苯胺共聚物)，再经超声波处理0.5小时，并在磁力搅拌下，使苯胺/N-丙烷磺酸基苯胺共聚物与二氧化锰层间的十六烷基三甲基溴化铵进行交换反应12小时，控制反应温度25℃，过滤、洗涤，产物经本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王庚超，李星玮，杨镇宇，赵晶，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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