一种聚苯胺复合铋酸锌纳米棒的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚苯胺复合铋酸锌纳米棒的制备方法，属于功能材料制备技术领域。该制备方法是以铋酸钠、乙酸锌和聚苯胺作为原料，氩气作为载气，具体步骤是：首先将铋酸钠与乙酸锌混合均匀，然后将铋酸钠与乙酸锌的混合粉末置于刚玉管反应容器的高温区，聚苯胺置于刚玉管反应容器的低温区，并密封反应容器，将高温区加热至1200～1400℃、低温区加热至200～300℃，保温12～24h，氩气流速为100～200cm

Preparation of a polyaniline compound zinc bismuth nanorod

【技术实现步骤摘要】
一种聚苯胺复合铋酸锌纳米棒的制备方法
本专利技术属于功能材料制备
，具体涉及一种聚苯胺复合铋酸锌纳米棒的制备方法。
技术介绍
铋酸锌纳米棒具有良好的电学、光学及电化学性能，与聚苯胺等聚合物相复合，可望提高其电学、光学及电化学性能，在电子器件、光学器件、电化学器件及锂离子电池等领域具有良好的应用前景，引起了人们的广泛关注。聚合物复合蒙脱土和层状氢氧化物、聚合物复合碳黑、聚合物复合石墨、聚合物复合碳纳米管、聚合物复合碳纳米纤维是常见的聚合物复合材料(沈广霞,庄燕燕,林昌健.碳纳米管-聚合物复合材料的研究进展.化学进展,2014,16(1):21-25.)，其制备方法主要包括液相共混复合法、固相共融复合法、原位化学聚合法及原位电化学聚合法(樊玮,张超,刘天西.石墨烯/聚合物复合材料的研究进展.复合材料学报,2013,30(1)14-21.)。然而，目前的聚合物复合方法仍存在制备过程较复杂、难以制备均一性能的复合材料等问题。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种聚苯胺复合铋酸锌纳米棒的制备方法。该制备方法如下：以铋酸钠、乙酸锌和聚苯胺作为原料，氩气作为载气，首先将铋酸钠与乙酸锌混合均匀，然后将铋酸钠与乙酸锌的混合粉末置于刚玉管反应容器的高温区，聚苯胺置于刚玉管反应容器的低温区，并密封反应容器，将高温区加热至1200～1400℃、低温区加热至200～300℃，保温12～24h，氩气流速为100～200cm3/min，从而在刚玉管末端水冷端表面得到了聚苯胺复合铋酸锌纳米棒。所述铋酸钠与乙酸锌的摩尔比为38:1。所述聚苯胺的重量占铋酸钠、乙酸锌重量的15～30％。本专利技术的科学原理如下：本专利技术采用上述制备过程，铋酸钠和乙酸锌混合粉末在高温区于1200～1400℃被加热成气态，在高温下铋酸钠和乙酸锌分解为氧化铋、氧化锌、氧化钠、水和二氧化碳，氧化铋和氧化锌在高温下反应形成气态的铋酸锌，气态的铋酸锌在流速为100～200cm3/min的载气氩气输运下到达位于刚玉管反应容器末端的水冷端表面沉积下来，形成铋酸锌纳米晶核，铋酸锌纳米晶核吸收气氛中的铋酸锌，导致了铋酸锌在一维方向上的生长，随着保温时间增加至12～24h，在水冷端表面形成了具有一定长度的铋酸锌纳米棒。200～300℃低温区的聚苯胺在流速为100～200cm3/min的载气氩气输运下到达位于刚玉管反应容器末端的水冷端表面沉积下来，附着于铋酸锌纳米棒的表面，从而最终形成了聚苯胺复合铋酸锌纳米棒。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：1、本专利技术采用的聚合物复合铋酸锌纳米棒的制备方法，制备过程简单、易于控制；2、本专利技术采用的是无毒的铋酸钠、乙酸锌和聚苯胺，原料及制备过程对环境无污染，符合环保要求；3、本专利技术聚苯胺复合铋酸锌纳米棒可以作为电学、光学及电极材料，在电子器件、光学器件、电化学器件及锂离子电池等领域具有良好的应用前景。附图说明图1为实施例1所制备的聚苯胺复合铋酸锌纳米棒的X射线衍射(XRD)图谱；根据JCPDSPDF卡片，可以检索出所得聚苯胺复合铋酸锌纳米棒由立方ZnBi38O58(JCPDS卡，卡号：42～0183)晶相构成。图2为实施例1所制备的聚苯胺复合铋酸锌纳米棒的透射电子显微镜(TEM)图像；从图中可以看出产物由聚苯胺复合铋酸锌纳米棒和附着于纳米棒表面的无规则纳米颗粒构成，纳米棒的直径为20～100nm、长度为1～2μm。图3为实施例1所制备的聚苯胺复合铋酸锌纳米棒的高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图像；从图中可以看出聚苯胺复合铋酸锌纳米棒内部为清晰及均匀的晶格条纹，晶格间距为0.72nm，对应于立方ZnBi38O58的{110}晶面，表面附着非晶无规则形貌的聚苯胺(白色箭头所示)，表明聚苯胺复合铋酸锌纳米棒由内部良好的单晶结构和表面无规则形貌的聚苯胺颗粒构成。具体实施方式以下结合具体实施例详述本专利技术，但本专利技术不局限于下述实施例。实施例1首先将铋酸钠与乙酸锌混合均匀，其中铋酸钠与乙酸锌的摩尔比为38:1，然后将铋酸钠与乙酸锌的混合粉末置于刚玉管反应容器的高温区，聚苯胺置于刚玉管反应容器的低温区，聚苯胺的重量占铋酸钠、乙酸锌重量的30％，并密封刚玉管，将高温区加热至温度1400℃、低温区加热至300℃，保温24h，氩气流速为200cm3/min，从而在刚玉管末端水冷端表面得到了纳米棒的直径为20～100nm、长度为1～2μm，表面附着无规则聚苯胺颗粒的聚苯胺复合铋酸锌纳米棒。实施例2首先将铋酸钠与乙酸锌混合均匀，其中铋酸钠与乙酸锌的摩尔比为38:1，然后将铋酸钠与乙酸锌的混合粉末置于刚玉管反应容器的高温区，聚苯胺置于刚玉管反应容器的低温区，聚苯胺的重量占铋酸钠、乙酸锌重量的15％，并密封刚玉管，将高温区加热至温度1200℃、低温区加热至200℃，保温12h，氩气流速为100cm3/min，从而在刚玉管末端水冷端表面得到了纳米棒的直径为20～100nm、长度为1～2μm，表面附着无规则聚苯胺颗粒的聚苯胺复合铋酸锌纳米棒。实施例3首先将铋酸钠与乙酸锌混合均匀，其中铋酸钠与乙酸锌的摩尔比为38:1，然后将铋酸钠与乙酸锌的混合粉末置于刚玉管反应容器的高温区，聚苯胺置于刚玉管反应容器的低温区，聚苯胺的重量占铋酸钠、乙酸锌重量的16％，并密封刚玉管，将高温区加热至温度1220℃、低温区加热至210℃，保温13h，氩气流速为120cm3/min，从而在刚玉管末端水冷端表面得到了纳米棒的直径为20～100nm、长度为1～2μm，表面附着无规则聚苯胺颗粒的聚苯胺复合铋酸锌纳米棒。实施例4首先将铋酸钠与乙酸锌混合均匀，其中铋酸钠与乙酸锌的摩尔比为38:1，然后将铋酸钠与乙酸锌的混合粉末置于刚玉管反应容器的高温区，聚苯胺置于刚玉管反应容器的低温区，聚苯胺的重量占铋酸钠、乙酸锌重量的18％，并密封刚玉管，将高温区加热至温度1250℃、低温区加热至230℃，保温15h，氩气流速为140cm3/min，从而在刚玉管末端水冷端表面得到了纳米棒的直径为20～100nm、长度为1～2μm，表面附着无规则聚苯胺颗粒的聚苯胺复合铋酸锌纳米棒。实施例5首先将铋酸钠与乙酸锌混合均匀，其中铋酸钠与乙酸锌的摩尔比为38:1，然后将铋酸钠与乙酸锌的混合粉末置于刚玉管反应容器的高温区，聚苯胺置于刚玉管反应容器的低温区，聚苯胺的重量占铋酸钠、乙酸锌重量的21％，并密封刚玉管，将高温区加热至温度1280℃、低温区加热至250℃，保温17h，氩气流速为150cm3/min，从而在刚玉管末端水冷端表面得到了纳米棒的直径为20～100nm、长度为1～2μm，表面附着无规则聚苯胺颗粒的聚苯胺复合铋酸锌纳米棒。实施例6首先将铋酸钠与乙酸锌混合均匀，其中铋酸钠与乙酸锌的摩尔比为38:1，然后将铋酸钠与乙酸锌的混合粉末置于刚玉管反应容器的高温区，聚苯胺置于刚玉管反应容器的低温区，聚苯胺的重量占铋酸钠、乙酸锌重量的24％，并密封刚玉管，将高温区加热至温度1310℃、低温区加热至260℃，保温19h，氩气流速为170cm3/min，从而在刚玉管末端水冷端表面得到了纳米棒的直径为20～100nm、长度为1～2μm，表面附着无规则聚苯胺颗粒的聚苯胺复合铋酸锌纳米棒。实施例7首先将铋酸钠与乙酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚苯胺复合铋酸锌纳米棒的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：以铋酸钠、乙酸锌和聚苯胺作为原料，氩气作为载气，首先将铋酸钠与乙酸锌混合均匀，然后将铋酸钠与乙酸锌的混合粉末置于刚玉管反应容器的高温区，聚苯胺置于刚玉管反应容器的低温区，并密封反应容器，将高温区加热至1200～1400℃、低温区加热至200～300℃，保温12～24h，氩气流速为100～200cm

【技术特征摘要】
1.一种聚苯胺复合铋酸锌纳米棒的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：以铋酸钠、乙酸锌和聚苯胺作为原料，氩气作为载气，首先将铋酸钠与乙酸锌混合均匀，然后将铋酸钠与乙酸锌的混合粉末置于刚玉管反应容器的高温区，聚苯胺置于刚玉管反应容器的低温区，并密封反应容器，将高温...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴立宅，林飞飞，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34