噻吩基共轭微孔聚合物的电化学合成及其性能研究

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1、硕士学位论文噻吩基共轭微孔聚合物的电化学合成及其性能研究作者姓名白四兰学科专业分析化学指导教师王立世教授所在学院化学与化工学院论文提交日期2018年5月ElectrochemicalSynthesisandPropertiesofThiophene-basedConjugatedMicroporousPolymersADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：BaiSilanSupervisor：Prof.WangLishiSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：学校代

2、号：10561学号：201520116879华南理工大学硕士学位论文噻吩基共轭微孔聚合物的电化学合成及其性能研究作者姓名：白四兰指导教师姓名、职称：王立世教授申请学位级别：理学硕士学科专业名称：分析化学研究方向：电分析化学论文提交日期：2018年4月24日论文答辩日期：2018年5月30日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：李攻科委员：江正瑾、南俊民、王海水、王立世摘要材料是科技、电子等领域发展的基础，有机多孔聚合物由于其独特的性能得到了许多研究者的重视。共轭微孔聚合物（CMPs）是其中的一种，它具有很高的比表面积以及可调控的孔径，在分离吸附、储能、储气和催

3、化等领域，均展现出广泛的应用前景，但是其作为电化学传感器修饰材料的研究报道却极少。电化学传感器具有响应速度快、成本低以及操作简便等优点。因此将CMPs做为传感器材料对于电化学传感器的性能提高以及共轭微孔聚合物材料新应用的探索都具有重要的意义。目前CMPs的合成大部分都采用化学合成法，需要昂贵的催化剂和苛刻的实验条件。本论文使用一步电化学聚合法研究了CMPs的合成，得到了具有不同表面形貌和性质的噻吩基CMPs。此法不需要模板、表面活性剂和催化剂，合成条件温和，操作简便。将电化学聚合的薄膜CMPs作为电化学传感器修饰材料，检测硝基化合物得到了很好的效果。本论文主要的研究内容及结果如下：1.我们

4、以三种噻吩类衍生物为单体，采用电化学聚合法得到了相应的CMPs。实验结果发现，聚合膜的形成过程以及表面形貌的变化是聚合过程中产生的气泡和聚合速率综合作用的结果。其中气泡起了软模板的作用。当气泡产生比较多时，聚合膜表面倾向于形成多孔的形貌。而当聚合速率比较大时，聚合膜表面则是无孔或者少孔的。聚合的电位，电聚合方法，支持电解质的种类以及存在的微量水会影响气泡的产生和聚合速率，因此可通过控制实验条件得到具有不同表面形貌的聚合物膜。表面形貌的改变会使膜表面的润湿性发生改变，从而得到不同亲水/疏水的聚合膜表面。2.我们采用电化学聚合方法，以三种噻吩类单体在两种支持电解质溶液中得到了不同的CMPs，并

5、以此类CMPs为电极修饰材料对甲硝唑进行检测。实验结果说明各种CMPs修饰的玻碳电极都是一步直接将R-NO2还原成R-NHOH，得到的还原信号明显比裸玻碳（GCE）要好。实验选用计时电流法（CA）法电聚合5s得到的聚1,3,5-三（2-噻吩基）苯（PTTB）做为电极修饰材料，详细研究甲硝唑的电化学还原过程，并考察了扫速，富集时间和富集电位以及pH值的影响。实验发现，甲硝唑在PTTB/GCE上的还原过程为典型的吸附控制过程。甲硝唑在电极表面的富集不需要施加电位，直接浸泡250s后就基本达到了吸附饱和状态，溶液的最佳pH值为10。在最优实验条件下测定甲-3-3-3硝唑的线性范围为2-50μmo

6、ldm和50-200μmoldm，检出限为16nmoldm。I关键词：共轭微孔聚合物；电化学聚合；表面形貌；电化学传感器；电化学还原；甲硝唑IIABSTRACTMaterialsarethebasisinthefieldsofscienceandtechnology,electronics,etc.Porousorganicpolymers(POPs)haveattractedmanyresearchers’attentionduetotheiruniqueproperties,especiallytheconjugatedmicroporouspolymers(CMPs)withhigh

7、specificsurfaceareaandadjustableporesize.ThusCMPshaveexhibitedwideapplicationsinthefieldsofseparation,adsorption,energystorage,gasstorageandcatalysis,etc.However,thereisfewreportabouttheCMPsasanelectrochemicalsen