【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚苯胺及其制备领域，特别是涉及一种氧化非晶聚苯胺及其制备方法和应用。
技术介绍
1、聚苯胺是一类通过苯胺在酸性条件下氧化聚合生成的高分子聚合物。氧化聚合的聚苯胺，在聚合的同时，其分子链被溶液中的酸的阴离子掺杂，使其分子链上形成大型共轭电子系统(π键)，并具有一定的电子导电性。通过碱处理可以使掺杂的阴离子脱离，形成不导电的聚苯胺碱，即本征态聚苯胺。此外，依据结构聚合单元氧化程度的不同，可以分为由醌式结构单元构成的氧化态和由酚式结构单元的构成的还原态。通过化学或电化学氧化还原手段可以使聚苯胺在完全氧化态和完全还原态之间转化，同时具有两种氧化状态的结构单元的聚苯胺称为半氧化态聚苯胺，是两种完全状态之间的过渡状态。
2、一般条件下，通过化学氧化聚合方式制备的聚苯胺，其微观结构通常是由聚苯胺分子链螺旋盘曲而形成的纳米管或纳米棒，如“chuanqiang zhou,yuanyuan ren,jiehanchiral.et al.polyaniline hollow nanotwists toward efficientenantioselective separation of amino acids[j].acs nano,2019,13(3):3534–3544”中通过将低浓度无机酸引入到反应体系中，在无手性的hcl/异丙醇/水混合溶液中通过苯胺的化学氧化构筑了具备复杂手性纳米结构的导电聚苯胺螺旋纳米管。在这种螺旋纳米管的晶体结构中，只有部分氮-氧键暴露在外，导致氧化度较低。通过化学氧化聚合得到的聚苯胺的氧化度
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术第一方面提供一种氧化非晶聚苯胺，所述氧化非晶聚苯胺包括本征态氧化非晶聚苯胺和/或掺杂态氧化非晶聚苯胺，所述氧化非晶聚苯胺的x-射线衍射图无衍射峰。
2、所述氧化非晶聚苯胺的x-射线衍射图无衍射峰是指在xrd的扫描范围内无明显衍射峰，即所述氧化非晶聚苯胺为非晶体结构。
3、所述本征态氧化非晶聚苯胺和掺杂态氧化非晶聚苯胺的分子链呈直线型。
4、所述氧化非晶聚苯胺的氧化程度为完全氧化态。
5、所述分子链呈直线型为分子链全部呈线性排列，无分子链螺旋结构，无螺旋型纳米管和/或无螺旋形纳米棒结构。
6、所述本征态氧化非晶聚苯胺和掺杂态氧化非晶聚苯胺之间可以通过脱掺杂反应和掺杂反应进行相互转化。
7、所述脱掺杂反应为加入碱溶液，所述掺杂反应为加入酸溶液。
8、进一步的，所述本征态氧化非晶聚苯胺具有如式ⅰ所示的结构式：
9、
10、进一步的，所述掺杂态氧化非晶聚苯胺具有如式ⅱ所示的结构式：
11、
12、式中a-为阴离子，阴离子可以为氯、溴、碘、硫酸根、三氟甲基磺酸根、三氟乙酸根等，包括但不限于以上所列举的任一阴离子。
13、本专利技术第二方面提供一种氧化非晶聚苯胺的制备方法，制备方法如图5所示，所述制备方法具有如下步骤：
14、(1)向苯胺溶液中添加桥接分子或桥接分子的前驱体，得到三聚体溶液；
15、(2)将三聚体溶液进行氧化聚合反应，得到聚苯胺-桥接分子杂化物；
16、(3)将聚苯胺-桥接分子杂化物采用如下步骤中任一：
17、a)使用碱溶液处理聚苯胺-桥接分子杂化物，得到本征态氧化非晶聚苯胺；
18、b)使用碱溶液处理聚苯胺-桥接分子杂化物，得到本征态氧化非晶聚苯胺，使用酸溶液处理本征态氧化非晶聚苯胺，得到掺杂态氧化非晶聚苯胺。
19、优选的，步骤(1)至少包含以下一项或多项条件：
20、(11)所述苯胺溶液中还包括酸溶液，所述酸溶液选自中强酸溶液或强酸溶液；
21、优选的，所述酸溶液的氢离子浓度为0.2～2mol/l，
22、(12)所述苯胺溶液中苯胺单体的浓度为0.1～2mol/l，且不高于苯胺溶液中酸溶液的氢离子浓度；
23、(13)所述桥接分子选自二元弱酸；
24、(14)所述桥接分子与苯胺单体的摩尔比1±0.02:2mol/mol。
25、(15)所述桥接分子的前驱体形成的桥接分子与苯胺单体的摩尔比为1±0.02:2mol/mol。
26、在本专利技术的具体实施方式中，所述中强酸溶液可以为磷酸，酒石酸，亚硫酸，丙酮酸，草酸，亚硝酸，氢氟酸，甲酸等酸溶液。
27、在本专利技术的具体实施方式中，所述强酸溶液可以为盐酸，硝酸，硫酸，高氯酸，氢溴酸，氢碘酸等酸溶液，。
28、在本专利技术的具体实施方式中，所述酸溶液的氢离子浓度为0.2～2mol/l，优选的，所述酸溶液的氢离子浓度可以为0.2～0.5mol/l，可以为0.5～1mol/l，也可以为1～1.5mol/l，也可以为1.5～2mol/l，更优选的，当酸溶液为硫酸溶液时，所述酸溶液的浓度为0.2mol/l。
29、在本专利技术的具体实施方式中，所述苯胺溶液中苯胺单体的浓度为0.1～2mol/l，优选的，所述苯胺溶液中苯胺单体的浓度可以为0.1～0.5mol/l，可以为0.5～1mol/l，可以为1～1.5mol/l，也可以为1.5～2mol/l，更优选的，所述苯胺溶液中苯胺单体的浓度不高于苯胺溶液中酸溶液的氢离子浓度。
30、在本专利技术的具体实施方式中，添加桥接分子可以为直接加入桥接分子，可以为添加含有桥接分子的物质，也可以为添加能在反应条件下形成桥接分子的物质如桥接分子的前驱体，所述桥接分子与苯胺之间通过分子间相互作用形成三聚体。
31、优选的，所述桥接分子选自二元弱酸，如钨酸、钼酸、对苯二甲酸等，所述桥接分子包括但不限于上述所列举的任一桥接分子，所述桥接分子优选为钨酸。
32、优选的，所述桥接分子的前驱体选自形成二元弱酸的盐，所述桥接分子的前驱体优选为偏钨酸铵。
33、优选的，步骤(2)至少包含以下一项或多项条件：
34、(21)所述三聚体溶液进行氧化聚合反应要加入氧化剂，所述氧化剂选自过硫酸铵、过氧化氢、三氯化铁、高锰酸钾中至少一种，优选地，所述氧化剂与苯胺单体的摩尔之比为1.05～2：1mol/mol；
35、(22)所述氧化聚合的反应时间为6～72h；
36、(23)所述氧化聚合的反应温度为-5～15℃。
37、在本专利技术的具体实施方式中，所述氧化剂选自过硫酸铵、过氧化氢、三氯化铁、高锰酸钾，所述氧化剂包括但不限于上述所列举的任一氧化剂，在本专利技术的具体实施例中，所述氧化剂为过硫酸铵；所述氧化剂与苯胺单体的摩尔之比为1.05～2：1mol/mol，更优选的，所述氧化剂与苯胺单体的摩尔之比可以为1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氧化非晶聚苯胺，其特征在于，所述氧化非晶聚苯胺包括本征态氧化非晶聚苯胺和/或掺杂态氧化非晶聚苯胺，所述氧化非晶聚苯胺的X-射线衍射图无衍射峰。
2.根据权利要求1所述的氧化非晶聚苯胺，其特征在于，所述氧化非晶聚苯胺的分子链呈直线型。
3.根据权利要求1所述的氧化非晶聚苯胺，其特征在于，所述本征态氧化非晶聚苯胺具有如式Ⅰ所示的结构式：
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的氧化非晶聚苯胺的制备方法，其特征在于，所述制备方法具有如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)至少包含以下一项或多项条件：
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)至少包含以下一项或多项条件：
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述碱溶液至少包含以下一项或多项条件：
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述酸溶液至少包含以下一项或多项条件：
9.权利要求1-3任一项所述氧化非晶聚苯胺在制备超级电容器和/或电池电极中的用
10.一种电池电极，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的氧化非晶聚苯胺。
...【技术特征摘要】
1.一种氧化非晶聚苯胺，其特征在于，所述氧化非晶聚苯胺包括本征态氧化非晶聚苯胺和/或掺杂态氧化非晶聚苯胺，所述氧化非晶聚苯胺的x-射线衍射图无衍射峰。
2.根据权利要求1所述的氧化非晶聚苯胺，其特征在于，所述氧化非晶聚苯胺的分子链呈直线型。
3.根据权利要求1所述的氧化非晶聚苯胺，其特征在于，所述本征态氧化非晶聚苯胺具有如式ⅰ所示的结构式：
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的氧化非晶聚苯胺的制备方法，其特征在于，所述制备方法具有如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖可风，
申请(专利权)人：上海勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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