如何制备碳化钨/聚苯胺复合材料

在众多的导电高分子材料中，聚苯胺(PANI)原料便宜、合成简便、耐高温及抗氧化性能良好，电导率可变，因此在许多领域显示出广阔的应用前景。近年来越来越多的研究成果表明，在聚苯胺中引入金属粒子如金、银、铂、钯、铜等，所形成的复合材料与基体聚苯胺相比，其电性能、电化学响应性能和电催化性能等都得到了进一步提升。

有机物与无机粒子所形成的复合材料可充分利用两者性能互补的势，因而成为传统材料功能化和新材料开发的重要途径。但是金、银、铂、钯价格昂贵，生产成本高昂，使其广泛使用受到限制。

碳化钨具有很好的电催化活性、电化学稳定性、强度高、抗氧化能力强及导电导热性能好等特点，并且碳化钨与金属铂具有相似的表面电子结构，碳化钨作为潜在的能够替代铂族贵金属催化材料被广泛研究，这种碳化钨/聚苯胺复合材料可以作为电极材料、二次电池和催化材料等。将碳化钨与聚苯胺复合需要经过以下步骤：

①碳化钨种子粒子的制备：将0.235g碳化钨分散到25mL水中，加入0.1g聚乙烯醇，并升温至60℃磁力搅拌0.5小时后转入超声分散30分钟，即可得到碳化钨乳液；

②苯胺单体在碳化钨粒子中的溶胀：将4.7g苯胺加入到25mL水中，超声分散并搅拌15分钟后，加入步骤①所得的碳化钨乳液，继续超声分散并搅拌30分钟，得混合乳液；

③苯胺在碳化钨粒子表面聚合形成复合粒子：在磁力搅拌下，将步骤②中制得的混合乳液转移到三颈瓶中，体系经冰水浴冷却至15℃后，继续搅拌15分钟；然后一次性加入16mL浓度为2.5mol/L的过硫酸铵溶液，开始向乳液中滴加40mL浓度为1.25mol/L的硫酸溶液，体系保持15℃反应6小时，然后撤去冰水浴，升至室温，继续反应6小时.反应结束后抽滤，依次用0.2mol/L硫酸溶液和蒸馏水洗涤，直至上层溶液变为无色透明为止，将滤饼在60℃真空干燥12小时获得粉末状样品，所得样品外观为墨绿色，透射电镜下观察为核-壳结构碳化钨/导电聚苯胺复合粒子，复合粒子电导率为3.24S/cm。

用碳化钨来代替贵金属与聚苯胺复合的复合物，经过简单表面处理的碳化钨粒子可以很好的分散在分散介质中，使得最终成品电导率高、稳定性好、电化学性能及催化活性好，并且成本低廉。

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