以松香酸为模板和掺杂剂制备导电聚苯胺纳米管的方法技术领域
本发明属于导电高分子材料技术领域，特别涉及一种以松香酸为模板和掺杂剂制
备导电聚苯胺纳米管的方法。该方法以松香酸为模板和掺杂剂，苯胺通过自组装以及原位
聚合制备出具有纳米管状结构的导电聚苯胺。
背景技术
聚苯胺作为一种常见的导电聚合物，由于其制备简单，成本低廉，以及具有良好的
环境稳定性和独特的物理和化学性质，常常被用于超级电容器、电池、传感器以及防腐领
域，得到了世界各国科研工作者的大力关注。特别是具有纳米结构的导电聚苯胺，由于其粒
径极小、比表面积大、极快的电子转移速率等性质，赋予了纳米导电聚苯胺材料具有传统块
体所不具备的许多独特性能。
聚苯胺纳米管由于能够为电解质离子的扩散和移动提供便捷的通道，缩短离子运
输的距离，从而提高离子与电极发生氧化还原反应的效率，受到了科研工作者的关注和研
究。譬如以软模板法制备导电聚苯胺纳米管（Z.J. Gu, et al, Synthesis of
polyaniline nanotubes with controlled rectangular or square pore shape.
Mater. Lett. 2014,121,12-14; H.J. Yin, et al, Synthesis of high-performance
one-dimensional polyaniline nanostructures using dodecylbenzene sulfonic acid
as soft template. Mater. Lett. 2011,65,850-853; M.M. Sk, et al, Synthesis of
polyaniline nanotubes using the self-assembly behavior of vitamin C: a
mechanistic study and application in electrochemical supercapacitors. J.
Mater. Chem. A 2014,2,2830-2838.）以及无模板法制备导电聚苯胺纳米管（Z.Z. Huang,
et al, Preparation of polyaniline nanotubes by a template-free self-assembly
method. Mater. Lett. 2011,65,2015-2018.），上述各种软模板法制备的聚苯胺纳米管具
有规整的管状结构且具有较好的电化学性能，但在工业化生产中存在一定的难度。无模板
法制备聚苯胺具有环保、简单等优点，但是所得聚苯胺纳米管的管径大小无法可控且不规
整，在一定程度上影响了聚苯胺的电化学性能。
松香酸在乙醇中具有良好的溶解性但不溶于水，反应后通过水洗易除去，且相对
于以上各种方法具有来源广泛、价格低廉等优点，尤其是其分子链上存在的羧基，可与苯胺
分子形成氢键，适合作为制备纳米管状材料的模板；同时，松香酸可作为聚苯胺的掺杂剂，
能够有效提高聚苯胺的电化学性能。以松香酸作模板和掺杂剂制备聚苯胺纳米管是一种简
单且环保的制备方法，所得聚苯胺纳米管的结构规整且具有良好的电化学性能，是一种理
想的超级电容器电极材料，尤其是适合工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以松香酸为模板和掺杂剂制备导电聚苯胺纳米管的
方法。
具体步骤为：
称取松香酸加入到盛有30 mL乙醇的烧瓶中，室温搅拌0.5 h后，将烧瓶转置于冰水浴
中，再向烧瓶中加入0.5 mL苯胺，在冰水浴的条件之下搅拌1h，接着保持冰水浴搅拌的条件
下向烧瓶中逐滴加入过硫酸铵水溶液，滴加完毕后继续搅拌12 h，然后加入2 mL 浓度为
1mol/L的盐酸溶液，使聚苯胺充分掺杂，最后用去离子水对所得产物进行洗涤、抽滤，直至
滤液呈中性，将所得滤饼在50 ℃的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得导电聚苯胺
纳米管。
所述松香酸与苯胺的物质的量比为0.1~5:1；所述过硫酸铵与苯胺的物质的量比
为1:1。
本发明方法具有以下优点：
本发明制备过程简单、环保、可靠，原料来源广泛、成本低廉，适合工业化生产，且所得
纳米管状结构的导电聚苯胺比块状聚苯胺有着更低的电阻、更高的比电容。
本发明方法利用松香酸分子上的羧基与苯胺分子形成氢键来制备具有纳米管状
结构的导电聚苯胺，纳米管状结构可为电解质离子的扩散和移动提供良好的通道，使离子
能够与电极材料充分的发生氧化还原反应，增大了材料的比电容、降低了内阻，从而获得具
有良好电化学性能的纳米管状结构聚苯胺，是一种理想的超级电容器电极材料。
附图说明
图1是本发明实施例3中制得的聚苯胺纳米管的扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1：
称取0.166g松香酸加入到盛有30 mL乙醇的烧瓶中，室温搅拌0.5 h后，将烧瓶转置于
冰水浴中，再向烧瓶中加入0.5 mL苯胺，在冰水浴的条件之下搅拌1h，接着保持冰水浴搅拌
的条件下向烧瓶中逐滴加入过硫酸铵水溶液，滴加完毕后继续搅拌12 h，然后加入2 mL 浓
度为1mol/L的盐酸溶液，使聚苯胺充分掺杂，最后用去离子水对所得产物进行洗涤、抽滤，
直至滤液呈中性，将所得滤饼在50 ℃的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得导电聚
苯胺纳米管。
所述过硫酸铵与苯胺的物质的量比为1:1。
实施例2：
称取0.415g松香酸加入到盛有30 mL乙醇的烧瓶中，室温搅拌0.5 h后，将烧瓶转置于
冰水浴中，再向烧瓶中加入0.5 mL苯胺，在冰水浴的条件之下搅拌1h，接着保持冰水浴搅拌
的条件下向烧瓶中逐滴加入过硫酸铵水溶液，滴加完毕后继续搅拌12 h，然后加入2 mL 浓
度为1mol/L的盐酸溶液，使聚苯胺充分掺杂，最后用去离子水对所得产物进行洗涤、抽滤，
直至滤液呈中性，将所得滤饼在50 ℃的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得导电聚
苯胺纳米管。
所述过硫酸铵与苯胺的物质的量比为1:1。
实施例3：
称取0.829 g松香酸加入到盛有30 mL乙醇的烧瓶中，室温搅拌0.5 h后，将烧瓶转置于
冰水浴中，再向烧瓶中加入0.5 mL苯胺，在冰水浴的条件之下搅拌1h，接着保持冰水浴搅拌
的条件下向烧瓶中逐滴加入过硫酸铵水溶液，滴加完毕后继续搅拌12 h，然后加入2 mL 浓
度为1mol/L的盐酸溶液，使聚苯胺充分掺杂，最后用去离子水对所得产物进行洗涤、抽滤，
直至滤液呈中性，将所得滤饼在50 ℃的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得导电聚
苯胺纳米管。
所述过硫酸铵与苯胺的物质的量比为1:1。
实施例4：
称取1.659 g松香酸加入到盛有30 mL乙醇的烧瓶中，室温搅拌0.5 h后，将烧瓶转置于
冰水浴中，再向烧瓶中加入0.5 mL苯胺，在冰水浴的条件之下搅拌1h，接着保持冰水浴搅拌
的条件下向烧瓶中逐滴加入过硫酸铵水溶液，滴加完毕后继续搅拌12 h，然后加入2 mL 浓
度为1mol/L的盐酸溶液，使聚苯胺充分掺杂，最后用去离子水对所得产物进行洗涤、抽滤，
直至滤液呈中性，将所得滤饼在50 ℃的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得导电聚
苯胺纳米管。
所述过硫酸铵与苯胺的物质的量比为1:1。
实施例5：
称取3.318 g松香酸加入到盛有30 mL乙醇的烧瓶中，室温搅拌0.5 h后，将烧瓶转置于
冰水浴中，再向烧瓶中加入0.5 mL苯胺，在冰水浴的条件之下搅拌1h，接着保持冰水浴搅拌
的条件下向烧瓶中逐滴加入过硫酸铵水溶液，滴加完毕后继续搅拌12 h，然后加入2 mL 浓
度为1mol/L的盐酸溶液，使聚苯胺充分掺杂，最后用去离子水对所得产物进行洗涤、抽滤，
直至滤液呈中性，将所得滤饼在50 ℃的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得导电聚
苯胺纳米管。
所述过硫酸铵与苯胺的物质的量比为1:1。
实施例6：
称取8.295 g松香酸加入到盛有30 mL乙醇的烧瓶中，室温搅拌0.5 h后，将烧瓶转置于
冰水浴中，再向烧瓶中加入0.5 mL苯胺，在冰水浴的条件之下搅拌1h，接着保持冰水浴搅拌
的条件下向烧瓶中逐滴加入过硫酸铵水溶液，滴加完毕后继续搅拌12 h，然后加入2 mL 浓
度为1mol/L的盐酸溶液，使聚苯胺充分掺杂，最后用去离子水对所得产物进行洗涤、抽滤，
直至滤液呈中性，将所得滤饼在50 ℃的真空干燥箱中干燥24 h，研磨收集，即制得导电聚
苯胺纳米管。
所述过硫酸铵与苯胺的物质的量比为1:1。