手性导电聚苯胺及其衍生物螺旋结构的可控合成

摘要

在聚合物领域，合成螺旋结构可控的分子一直是一个挑战。由于在手性催化剂、手性电极、手性传感器和手性固定相等多个领域具有广泛的应用，手性聚苯胺(PANI)已成为最受关注的导电聚合物之一。本论文首先以苯胺、对苯二胺和N-苯基-1,4-对苯二胺为原料合成得到不同种类的苯胺低聚物并通过红外光谱和核磁共振光谱对所合成的苯胺低聚物进行结构表征。然后采用右旋樟脑磺酸(D-CSA)为手性诱导酸和掺杂酸、过硫酸铵(APS)为引发剂和氧化剂，不同种类的苯胺低聚物作为辅助剂，在苯胺单体上引入甲基、乙基、甲氧基和氯原子等取代基，采用化学氧化法合成得到了具有光学活性的聚苯胺衍生物，通过控制空间位阻来调控聚合物的螺旋构象。探究了取代基种类、单体浓度和聚合温度、低聚物种类和用量、共聚过程、添加无机盐的含量及种类等因素对聚苯胺衍生物螺旋结构的调控。最后通过理论模拟详细讨论了聚苯胺及其衍生物螺旋结构的形成机理。
　　本论文主要利用傅里叶红外光谱分析(FT-IR)对聚合物结构进行了表征。通过圆二色谱仪(CD)和紫外-可见分光光度计(UV-vis)研究了不同聚合物的光学活性和螺旋结构，结果表明：取代基的引入不但使聚合物的光学活性发生了变化，而且使得螺旋结构由“伸展螺旋”向“紧密螺旋”变化。可调节取代苯胺/苯胺的比例，单体浓度和聚合温度、低聚物用量和种类、添加无机盐的含量及种类实现对聚合物的螺旋构象进行调控。另外，理论模拟结果表明取代基的位置同样能调控聚合物的螺旋构象。通过热重分析仪(TGA)研究可知烷基引入主链后聚合物的热稳定性较母体聚苯胺降低。场发射环境扫描电子显微镜(SEM)发现手性聚苯胺及其衍生物的微观形貌呈纤维状，但各衍生物的纤维长度较短，不如PANI的分散均匀。数字式四探针测定仪表征取代基引入到主链后聚合物的电导率降低。溶解度测试表明取代基引入到主链后聚合物在有机溶剂中的溶解性得到了提高。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 手性导电聚合物

1.3 手性导电聚苯胺

1.4 手性聚苯胺衍生物

1.5 论文研究的目的与内容

第2章 实验部分

2.1 实验试剂与仪器

2.2 实验部分

2.3 实验表征与分析方法

2.4 本章小结

第3章 苯胺低聚物和手性PANI衍生物的合成与表征

3.1 胺苯基封端苯胺三聚体的结构表征

3.2 双胺基封端苯胺二聚体的结构表征

3.3 手性聚苯胺及其衍生物的结构分析

3.4 手性聚苯胺衍生物的热性能和溶解性分析

3.5 手性聚苯胺及其衍生物的导电性能

3.6 本章小结

第4章 手性聚苯胺及其衍生物螺旋结构的可控合成

4.1 不同取代基调控聚苯胺衍生物螺旋结构

4.2 共聚过程调控聚苯胺衍生物螺旋结构

4.3 螺旋聚苯胺及其衍生物形成机理研究

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得科研成果及发表的论文

致谢