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手性聚苯胺的合成及其光学活性研究

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第1章 绪论

1.1 聚苯胺的介绍

1.2 聚苯胺的聚合机理

1.3 聚苯胺的掺杂机制和掺杂物质

1.4 手性聚苯胺

1.5 手性聚苯胺的合成方法

1.6 手性聚苯胺的应用

1.7 论文研究目的与内容

第2章 实验部分

2.1 实验试剂与实验仪器

2.2 实验部分

2.3 手性聚苯胺的表征方法

2.4 本章小结

第3章 苯胺低聚物与手性聚苯胺的结构性能研究

3.1 苯胺低聚物a3的结构表征

3.2 苯胺低聚物b2的结构表征

3.3 手性聚苯胺的结构表征

3.4 手性聚苯胺的TGA谱图

3.5 不同种类苯胺低聚物辅助合成手性聚苯胺的旋光性

3.6 手性聚苯胺的导电性能

3.7 本章小结

第4章 手性聚苯胺光学活性的影响因素

4.1制样条件对手性聚苯胺光学活性的影响

4.2 聚合方式对手性聚苯胺光学活性的影响

4.3 反应溶剂用量对手性聚苯胺光学活性的影响

4.4 樟脑磺酸用量对手性聚苯胺光学活性的影响

4.5 引发剂过硫酸铵(APS)对手性聚苯胺光学活性的影响

4.6 聚合温度对手性聚苯胺光学活性的影响

4.7 聚合时间对手性聚苯胺光学活性的影响

4.8 苯胺低聚物对手性聚苯胺光学活性的影响

4.9樟脑磺酸掺杂的手性聚苯胺的光学活性

4.10测试温度对手性聚苯胺光学活性的影响

4.11 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的科研成果及发表的论文

致谢

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摘要

手性聚苯胺(PANI)作为一种特殊的导电高分子,在化学手性分离、电极表面改性、电化学不对称合成、手性识别以及微波吸收等方面具有广泛的应用前景。本文首先采用苯胺和对苯二胺或者N-苯基-1,4-对苯二胺为原料合成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,然后采用不同种类的苯胺低聚物辅助合成具有不同光学活性的手性聚苯胺。为了合成具有较高光学活性的手性聚苯胺,本论文考察了苯胺浓度、樟脑磺酸(CSA)浓度、苯胺低聚物种类、苯胺低聚物的用量、聚合温度、聚合时间、过硫酸胺(APS)加入方式等影响因素对手性聚苯胺光学活性的影响,确定合成高光学活性手性聚苯胺的最佳工艺条件。通过 NH3·H2O对手性聚苯胺脱掺杂,得到本征态的聚苯胺,再利用樟脑磺酸再掺杂,得到再掺杂态的手性聚苯胺,验证了聚苯胺的可逆掺杂性和光学活性的变化。在最佳工艺条件的基础上,利用D-CSA和L-CSA分别合成了具有不同方向螺旋结构的手性聚苯胺。
  本论文采用过硫酸铵(APS)作引发剂和氧化剂、樟脑磺酸(CSA)作手性诱导酸和掺杂酸、不同种类的苯胺低聚物作为“种子”,在最佳合成工艺条件下采用低聚物辅助法合成了具有显著光学活性的手性聚苯胺,并且利用傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、圆二色谱仪(CD)、紫外-可见分光光度计(UV-vis)、拉曼色谱仪(RamanStation400F)、旋光仪(JASCO-341)、扫描电子显微镜(SEM)、旋转阳极X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)、数字式四探针测定仪等仪器对所合成的手性聚苯胺的结构、光学活性微观形貌、导电性能以及热性能进行了表征和分析。通过分析手性聚苯胺的表征结果,手性聚苯胺的摩尔椭圆率高达630×103deg cm2dmol-1,四探针表征导电率为7.69 S·cm-1,通过XRD表征手性聚苯胺具有一定的结晶性,通过SEM观察发现手性聚苯胺纳米纤维分散均匀并且具有清晰的螺旋结构特征。

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