兴趣计划-聚苯胺合成

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1、四川农业大学大学生科研兴趣培养计划项目申报书项目名称四氧化三铁纳米磁性粒子用于聚苯胺的合成研究项目负责人成东林学院生命科学与理学院联系电话15808149218申报日期2009年12月22日四川农业大学制表项目名称四氧化三铁纳米磁性粒子用于聚苯胺的合成研究起止时间2009年12月至2010年11月负责人姓名年级所在学院、专业联系电话E-mail成东林2007生命理学院、化生15808149218chdl128@126.com项目组成员钟离妹2008生命理学院、化生13111829686zhonglimei110@126.com导师姓名吴琦职务/职称副教授通讯地址

2、生命科学与理学院生化室电话13568744557E-mailwuqiwq@yahoo.cn一、立项依据(项目意义、现状分析等)1.项目意义聚苯胺(PANI)是一类具有较长π电子共轭主链的高分子导电共轭聚合物。其除了具有其它导电高聚物共有的性质外，还有独特的掺杂机制、良好的电化学性能、较高的稳定性、库仑效率等特点，可作为锂聚合物二次电池、电显示材料、除静电和电磁屏蔽材料，在实际应用中占有一席之地[1-4]。导电高分子作为新兴不可替代的基础有机材料之一，几乎可以用于现代所有新兴产业及高科技领域之中。因此对导电高分子的研究已成为当今边缘学科十分活跃的领域之一，具有重大

3、的理论价值和应用价值。但是聚苯胺的合成方面特别是利用传统的化学合成方法合成聚苯胺，其条件相当苛刻、分离提纯等后处理过程繁琐，而且合成出来的产物难溶于普通有机溶剂[5-7]，这是聚苯胺在商业应用方面发展的极大瓶颈。所以开发合成简单、具有高效率的方法合成出溶解性更好的聚苯胺成为亟待解决的问题。近年来，以辣根过氧化物酶（HRP）为代表的的生物酶，在反应条件温和无污染条件下催化合成聚苯胺的方法成为该领域的研究热点。由于酶的价格较高，难以回收利用以及对酶在催化合成中的各种反应机理并未十分清楚的缺点，所以在反应条件控制、酶的优化筛选等方面仍有待研究。随着纳米技术的迅速发展，

4、氧化铁纳米粒子(Fe3O4MNPs)作为纳米磁性粒子的一员，是最具代表性的新型纳米材料之一，在很多领域得到广泛发展。2007年GaoL等[8]在相关研究中指出：氧化铁纳米粒子具有过氧化物酶样催化活性，并提出了“氧化铁纳米颗粒模拟酶”的概念。这一发现为惰性金属材料在纳米尺度具有催化活性的学说提供了新的理论依据，还拓展了磁性纳米颗粒的应用，使氧化铁纳米粒子具有了过氧化物酶样活性和磁分离的双重功能。去年的校级本科生创新项目“非水介质中纳米磁性粒子的过氧化物酶样催化活性研究”已完成了水溶性有机溶剂对Fe3O4MNPs过氧化物酶样催化活性影响的研究。本项目拟在此基础上，立

5、意于开展Fe3O4MNPs过氧化物酶样催化活性在催化聚苯胺有机合成方面的应用研究，可望合成出较高分子量和溶解性更好的聚苯胺，为Fe3O4MNPs过氧化物酶样催化活性的实际应用奠定基础。目前，尚无Fe3O4MNPs用于聚苯胺合成的研究报道，本项目在此方面的探索性研究具有新颖性、前沿性和实用性。2.现状分析聚苯胺类高分子导电材料在化学、化工、航空、电子领域有着非常广泛的应用。传统的化学合成法条件苛刻，不易得到满足要求的聚苯胺产物。而且由于苯胺类化合物含有多个反应部位，聚合得到的产物分子量和结构很难控制。景遐斌等[9]在“导电聚苯胺的合成、结构、性能和应用”一文中提到

6、在1984年由MacDiarmid等首先提出聚苯胺具有如下图一所示的4种可以相互转化的形式，并阐明了聚苯胺可以与质子酸掺杂。图一聚苯胺的四种相互转化形式用酶作为催化剂可以得到全新的聚合产物。在酶催化合成中又以HRP运用最多，HRP是一种从辣根中得到的过氧化物酶。其分子包含一个血红素辅基，其中卟啉环是原卟啉，中心离子是Fe(II)。HRP是一种对氢受体底物具有特异性、对氢供体底物缺乏特异性的氧化酶。HRP催化的反应需要受氢体H2O2和供氢体酚和苯胺等，在较短时间反应后成色即达高峰(H2O2消耗殆尽)，延长反应时间，反应产物的颜色不变化。HRP广泛应用于临床化学、环

7、境化学、生物分析和食品工业等领域，具有重大的经济价值。国内外学者在基于HRP对有机反应及其在有机介质中的催化方面的研究做了许多探索性的工作。张东华[3]、薛兴涛[10]等对近年来运用最多的氧化还原酶催化合成聚苯胺及芳香性聚合物的研究进行了总结。1994年，Uyama等[11]对酶催化合成的聚酚进行了结构分析，得出酶催化聚合对苯基苯酚时所得产物中只有亚苯基单元；1998年ShojiIto等[12]研究报道了水溶性导电聚苯胺的合成，对产物的结构等性质进行了深入的研究；2001年ZheJin等[13]用固定化的辣根过氧化物酶(HRP)催化合成聚苯胺，详细讨论了用HRP

8、酶合成聚苯胺的优化条件；