基于樟腦磺酸誘導(dǎo)手性聚苯胺的合成及其性能研究.pdf

1、手性聚苯胺是一種特殊的導(dǎo)電聚合物，在電化學(xué)不對稱合成、手性識別、手性拆分以及微波吸收等方面具有良好的應(yīng)用前景。本論文利用過硫酸銨(APS)作引發(fā)劑和氧化劑、樟腦磺酸(CSA)作手性誘導(dǎo)劑和摻雜劑采用自組裝法合成了具有明顯手性特性的聚苯胺，利用紫外，可見分光光度計(UV-vis)、傅里葉紅外光譜分析(FT-IR)、X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、循環(huán)伏安特性曲線(CV)、塔菲爾極化特性曲線(TAF

2、)以及開路電位曲線(OCP)等方法對所制備的手性聚苯胺的結(jié)構(gòu)、性能以及手性特性進行了表征和分析。結(jié)果表明：利用過硫酸銨(APS)作引發(fā)劑，手性樟腦磺酸(CSA)作誘導(dǎo)劑和摻雜劑，聚合苯胺可以得到具有明顯單一手性性能的聚苯胺。
　　 (1)采用自組裝法成功制備了手性聚苯胺，并通過分析在不同CSA用量、APS用量、反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度等條件下所制備的手性聚苯胺的電化學(xué)性能的差異，優(yōu)化合成工藝，說明當CSA：An：APS的用量比為1.5

3、:1.0:1.2，在冰水浴條件下反應(yīng)12小時時所制備的手性聚苯胺電極的各項電化學(xué)性能均較好，并利用UV-vis、FT-IR、SEM和TEM對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)表征和分析，結(jié)果顯示所制備的手性聚苯胺具有明顯的纖維狀結(jié)構(gòu)。
　　 (2)利用開路電位法對手性聚苯胺的手性性能的研究分析，我們發(fā)現(xiàn)：固定An與APS的摩爾用量比為1:1時，當CSA與苯胺(An)的比例為(1.5～2.0)：1，在冰水浴中反應(yīng)約15小時，所合成的聚苯胺手性手性程度和產(chǎn)

4、率較高，其各項性能均較好。當CSA用量增大時，聚苯胺的手性程度會隨之增加，但當CSA與An的比例超過1.5時，增加不顯著；當聚苯胺的手性程度隨聚合反應(yīng)間會有先增大后減小的趨勢，當反應(yīng)時間在15小時左右時，達到最大值；隨著反應(yīng)體系溫度的增加，產(chǎn)物的手性程度不斷降低。分析原因是當CSA用量增加時，聚苯胺摻雜程度增高，電化學(xué)性能增加，但是當CSA用量過大，由于聚苯胺分子鏈的摻雜已經(jīng)接近于飽和狀態(tài)，導(dǎo)致隨著CSA用量的繼續(xù)增加，摻雜程度變化不大

5、，因此其電化學(xué)性能趨于穩(wěn)定。手性聚苯胺的合成過程分為兩個階段，鏈生長階段和構(gòu)型生長階段。鏈生長階段反應(yīng)較快，構(gòu)型生長階段相對較慢。因此當聚合反應(yīng)時間超過兩個小時時，隨著聚合反應(yīng)時間的增長，聚合產(chǎn)率變化不大，但是手性程度會不斷增加，但是當反應(yīng)時間過長時，由于體系中殘留部分的APS導(dǎo)致聚苯胺主鏈部分過氧化而使得產(chǎn)物的手性程度會有微弱降低；當體系溫度過高時，反應(yīng)伊始，體系中的自由基產(chǎn)生過多，易造成自由基的湮滅和聚苯胺分子鏈的過氧化，因此產(chǎn)物的

6、手性程度和產(chǎn)率也會隨之降低。
　　 (3)利用手性聚苯胺進行了識別小分子氨基酸的研究。通過測試手性聚苯胺在左、右旋丙氨酸(D/L-Ala)電解液中的CV、TAF、OCP等電化學(xué)性能的差異，說明了手性聚苯胺對小分子氨基酸的識別能力，從而確定手性小分子氨基酸的構(gòu)型。實驗分別利用左、右旋的聚苯胺作工作電極對D/L-Ala電解質(zhì)溶進行電化學(xué)分析，實驗結(jié)果顯示當聚苯胺的構(gòu)型與電解質(zhì)構(gòu)型一致時，手性聚苯胺電極的CV峰電流和峰面積更大、TAF