手性介孔導(dǎo)電高分子的合成及其機(jī)理探究.pdf

1、手性導(dǎo)電高分子材料近年來在科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用上都受到人們極大的關(guān)注。由于該類材料具有導(dǎo)電性、手性選擇性和分子識(shí)別等復(fù)合特性，使其在電化學(xué)開關(guān)、表面修飾電極、手性色譜、膜層析技術(shù)和手性化學(xué)傳感器等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。人們已經(jīng)通過利用手性有機(jī)小分子摻雜誘導(dǎo)合成出可溶性顆粒狀和纖維狀手性導(dǎo)電高分子，并且也成功利用手性兩性分子為模板合成出具有手性螺旋外形的導(dǎo)電高分子納米纖維。但是到目前為止，具有手性孔道的導(dǎo)電高分子材料還沒有報(bào)道。由于手性介

2、孔材料具有介觀尺寸上的有序螺旋結(jié)構(gòu)，孔道墻壁上能夠嫁接豐富的有機(jī)官能團(tuán)，以及高比表面積、大孔容的優(yōu)點(diǎn)，使其在手性吸附分離、手性納米材料的合成以及手性催化等方面展現(xiàn)巨大的應(yīng)用潛力。 本文首次利用手性兩性分子自組裝體為模板和“種子”合成出具有手性介孔和螺旋外形的導(dǎo)電高分子納米纖維，該材料具有大的比表面和孔容。通過使用不同種類的手性兩性分子，本論文對(duì)手性介孔聚吡咯(CMPP)，手性介孔聚苯胺(CMPANI)以及手性介孔聚間苯二胺(CM

3、PM)納米材料的合成及其形成機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的研究。 第一章中，簡單介紹了手性超分子體的發(fā)展及其形成機(jī)理，綜述了手性介孔材料以及手性導(dǎo)電高分子材料的合成、形成機(jī)理以及最新研究進(jìn)展，并對(duì)本文工作的背景進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。 第二章中，討論了CMPP的合成及其形成機(jī)理。通過使用極少量的（<3％）手性兩性分子作為模板和“種子”，合成出具有螺旋可調(diào)孔道的（5-20 nm）、規(guī)整的CMPP納米纖維，并且運(yùn)用最新的X射線斷層儀技術(shù)對(duì)CMP

4、P內(nèi)部螺旋介孔的手性及形狀進(jìn)行了詳細(xì)的表征。詳細(xì)討論了手性兩性分子在CMPP合成過程中的模板和種子引發(fā)作用，對(duì)CMPP的形成機(jī)理提出了初步的理解和認(rèn)識(shí)。在CMPP形成的起始階段，手性兩性分子與吡咯單體通過靜電作用協(xié)同自組裝成螺旋飄帶狀超分子體，從而作為模板形成短的CMPP棒。此時(shí)，由于短的CMPP非常不穩(wěn)定，彼此之間易相互連接，它們將充當(dāng)“種子”誘導(dǎo)生長，使手性納米纖維逐漸變長，甚至在無模板的情況下保持其螺旋結(jié)構(gòu)復(fù)制生長下去，最終獲得比

5、較長的CMPP納米纖維。另外，通過調(diào)節(jié)合成體系中手性兩性分子的烷基鏈長度或乙醇和水的體積比有效地控制了CMPP內(nèi)部手性介孔孔徑的大??；通過選用不同種類的或構(gòu)象的手性兩性分子，合成出了不同結(jié)構(gòu)的CMPP納米纖維。 第三章中，討論了以手性兩性分子為模板和種子合成CMPANI和CMPM材料，并進(jìn)一步討論了有機(jī)單體對(duì)合成體系的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用手性兩性分子為模板和種子，也可合成出CMPANI和CMPM納米材料。但是，與合成CMPP

6、和CMPM相比，CMPANI比較難合成，到目前為止僅通過利用12-羥基-十八烷基羧酸鈉（D-HAS）合成出具有手性孔道的聚苯胺，造成這一現(xiàn)象的原因可能是因?yàn)榫郾桨锋溕系膩啺锋I部分被氧化成醌鍵形成剛性很強(qiáng)的直鏈型結(jié)構(gòu)，不僅傾向于線性聚合而且使得聚苯胺與手性兩性分子之間的靜電作用減弱，所以導(dǎo)致很難形成手性的聚苯胺。然而，CMPM可通過D-HAS、N-肉豆蔻酰丙氨酸（C14-L-Ala）和N-棕櫚酰苯丙氨酸（C16-L-Phe）三種手性兩性分