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生物催化合成水溶性导电聚苯胺的研究认领

被引量： 1

作者：

白利杰

学位授予单位：

上海师范大学

摘要：

本文研究了生物催化条件下水溶性聚苯胺的模板导向合成。建立了三个聚合反应体系，包括：①不同的pH条件下辣根过氧化物酶（HRP）在十二烷基磺酸钠（SDS）正相胶束催化苯胺聚合；②在十二烷基苯磺酸（DBSA）胶束体系中血红蛋白（Hb）催化聚合反应；③在DBSA/环己烷/水反相胶束体系中，Hb为催化剂聚合反应。本文讨论了聚合反应的最优条件条件下并对各反应条件对产物的影响进行了分析。在第一个体系中，本文主要研究了pH值、过氧化氢及SDS浓度对催化剂HRP的活性影响，研究发现在pH1.0-2.0条件下能够合成水溶性导电聚苯胺，这一结果由uv双光束紫外可见分光光度计和电导率测定进行证实。结果表明，最适的pH值为2.0，最适宜的SDS和过氧化氢浓度均为20mM。结果表明在存在SDS及pH值低于2.0的条件下HRP迅速丧失活性。然而变性的HRP依然能够在SDS胶束体系中催化导电聚苯胺的生成。据推理在聚苯胺的合成反应中具有催化能力的是HRP的铁卟啉结构。在第二个体系中，本文探究了pH值、DBSA与苯胺（ANI）的比例以及过氧化氢等对聚合反应的影响。建立了正交试验设计的方法以找到生物催化合成聚苯胺的最适反应条件。研究发现在最适的反应条件下，Hb催化合成聚苯胺的最高产率可以高达126.9%。光束紫外可见分光光度计扫描、傅里叶变换红外（FTIR）以及X射线衍射光谱（XRD）表明合成的产物是DBSA掺杂导电聚苯胺。通过场发射扫描电镜（FESEM）、透射电镜（TEM)以及粒径电位分析仪对产物的形貌和粒径大小进行的研究。结果表明合成的产物PANI/DBSA是球形结果纳米尺寸的复合物。通过TGA和粒径电位分析仪对样品的稳定性进行了测定。结果表明所有的样品均具有较好的稳定性。FTIR和热重分析（TGA）的结果表明使用生物催化方法合成的产物相比化学法合成的产物具有更高的掺杂水平和更好的导电性。在DBSA/环己烷/水反胶束体系中本文重点研究了含水量（W0)对产物的导电性和产率的影响。本文还对DBSA与苯胺的比例以及过氧化氢浓度对聚合反应的影响进行了探究。为了找到最适宜的反应条件，我们设计了单因素、二因素以及正交试验。通过这些实验发现DBSA浓度是对聚合反应影响最大的因素。随着DBSA浓度的增大产率减小。紫外可见吸收光谱、FTIR、XRD、TGA、FESEM以及TEM的数据表明得到了纳米水平纤维状的DBSA掺杂状态的PANI.W0是影响产物尺寸的一个重要因素，随着W0的增加产物的粒径增大。因此，可以通过控制合成反应的W0值来控制产物的尺寸。通过与化学法合成的样品的FTIR和TGA图进行比较，可以得出生物催化方法合成的产物具有更高的掺杂水平和更好的热稳定性。利用化学法在反胶束体系合成PANI的方法已经有所报道，但是还从未有使用生物催化的方法在反胶束体系中合成聚苯胺的相关报道。因此我们建立了一种新的合成聚苯胺的方法。

摘要译文

关键词：

导电聚苯胺; 生物催化; 正相胶束; 反相胶束

学位年度：

2012

学位类型：

硕士

学科专业：

生物化学与分子生物学

导师：

陈建波

中图分类号：

O631.3[高聚物的化学性质]

学科分类号：

070305[高分子化学与物理];080502[材料物理与化学];080506[纳米材料技术];081704[应用化学]

D O I：

10.7666/d.y2116086