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(duì)稱(chēng)合成、手性識(shí)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(guò)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(jiàn)分光光度計(jì)(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(kāi)路電位曲線(OCP)等方法對(duì)所制備的手性聚苯胺的結(jié)構(gòu)、性能以及手性特性進(jìn)行了表征和分析。結(jié)果表明：利用過(guò)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(guò)分析在不同CSA用量、APS用量、反應(yīng)時(shí)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(shuō)明當(dāng)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(shí)時(shí)所制備的手性聚苯胺電極的各項(xiàng)電化學(xué)性能均較好，并利用UV-vis、FT-IR、SEM和TEM對(duì)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(kāi)路電位法對(duì)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(shí)，當(dāng)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(shí)，所合成的聚苯胺手性手性程度和產(chǎn)

4、率較高，其各項(xiàng)性能均較好。當(dāng)CSA用量增大時(shí)，聚苯胺的手性程度會(huì)隨之增加，但當(dāng)CSA與An的比例超過(guò)1.5時(shí)，增加不顯著；當(dāng)聚苯胺的手性程度隨聚合反應(yīng)間會(huì)有先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間在15小時(shí)左右時(shí)，達(dá)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(dāng)CSA用量增加時(shí)，聚苯胺摻雜程度增高，電化學(xué)性能增加，但是當(dāng)CSA用量過(guò)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(guò)程分為兩個(gè)階段，鏈生長(zhǎng)階段和構(gòu)型生長(zhǎng)階段。鏈生長(zhǎng)階段反應(yīng)較快，構(gòu)型生長(zhǎng)階段相對(duì)較慢。因此當(dāng)聚合反應(yīng)時(shí)間超過(guò)兩個(gè)小時(shí)時(shí)，隨著聚合反應(yīng)時(shí)間的增長(zhǎng)，聚合產(chǎn)率變化不大，但是手性程度會(huì)不斷增加，但是當(dāng)反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，由于體系中殘留部分的APS導(dǎo)致聚苯胺主鏈部分過(guò)氧化而使得產(chǎn)物的手性程度會(huì)有微弱降低；當(dāng)體系溫度過(guò)高時(shí)，反應(yīng)伊始，體系中的自由基產(chǎn)生過(guò)多，易造成自由基的湮滅和聚苯胺分子鏈的過(guò)氧化，因此產(chǎn)物的

6、手性程度和產(chǎn)率也會(huì)隨之降低。
　　 (3)利用手性聚苯胺進(jìn)行了識(shí)別小分子氨基酸的研究。通過(guò)測(cè)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(shuō)明了手性聚苯胺對(duì)小分子氨基酸的識(shí)別能力，從而確定手性小分子氨基酸的構(gòu)型。實(shí)驗(yàn)分別利用左、右旋的聚苯胺作工作電極對(duì)D/L-Ala電解質(zhì)溶進(jìn)行電化學(xué)分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)聚苯胺的構(gòu)型與電解質(zhì)構(gòu)型一致時(shí)，手性聚苯胺電極的CV峰電流和峰面積更大、TAF