專利名稱：制備水溶性導(dǎo)電聚苯胺的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)和生物化學(xué)領(lǐng)域，具體為一種利用血紅蛋白在DBSA(十二烷基苯磺酸)膠束中高效催化制備水溶性導(dǎo)電聚苯胺的方法。
背景技術(shù)：
自1977年首次發(fā)現(xiàn)摻雜碘的聚乙炔具有金屬的特性以來，導(dǎo)電聚合物受到了廣泛關(guān)注。而導(dǎo)電高聚物中的聚苯胺(PANI)由于結(jié)構(gòu)多樣、摻雜機(jī)制獨特、穩(wěn)定性高技術(shù)應(yīng)用前景廣泛等在目前的研究中備受矚目。如導(dǎo)電聚苯胺的光、電、磁性能可用于制備透明電極、發(fā)光二極管、印刷電路板，也可用于電磁屏蔽、微波焊接、抗靜電材料；導(dǎo)電聚苯胺摻雜-脫摻雜性能可應(yīng)用于制備氣體分離膜、傳感器、催化劑載體等?；趯?dǎo)電聚苯胺的重要作用，其合成方法也備受關(guān)注。傳統(tǒng)的合成聚苯胺的方法有兩大類化學(xué)合成和電化學(xué)合成。但是這兩種方法均存在因過氧化導(dǎo)致合成的副產(chǎn)物較多的問題，而且聚苯胺鏈剛性很強(qiáng)，在一般的溶劑中都不溶，使得產(chǎn)物的可加工性差，限制了其工業(yè)上的應(yīng)用。另外這些傳統(tǒng)的合成方法都使用強(qiáng)氧化劑如過硫酸銨為引發(fā)試劑，容易造成環(huán)境的污染，并可能存在于產(chǎn)物聚苯胺中使產(chǎn)物純度下降。生物催化劑因為具有高度的催化效率及對底物高度的專一性，且其催化的聚合過程溫和、環(huán)保，產(chǎn)物容易分離，副產(chǎn)物很少，因而生物催化在高聚物合成領(lǐng)域越來越受到人們的廣泛關(guān)注。生物催化劑如辣根過氧化物酶是來自于自然界的綠色資源，且對芳香族化合物具有高度選擇性，因而已經(jīng)被廣泛運用到聚苯胺的合成中。目前應(yīng)用生物催化制備導(dǎo)電聚苯胺的反應(yīng)基本都采用了模板導(dǎo)向聚合的方法，即在聚陰離子模板所形成的乳液體系或表面活性劑所形成的膠束中進(jìn)行。運用膠束體系制備得到的導(dǎo)電聚苯胺，在膠束中以可溶性狀態(tài)存在，說明其水溶性與非膠束體系相比得到了很大提高，從而也大大提高了聚苯胺的加工性能。但是目前用生物催化的方法制備水溶性導(dǎo)電聚苯胺還存在兩方面的問題一是生物催化劑如辣根過氧化物酶價格比較昂貴，成本高；另一方面運用生物催化的方法所制備得到的導(dǎo)電聚苯胺的收率大都比較低。針對這些問題，我們開展了血紅蛋白催化制備水溶性導(dǎo)電聚苯胺的研究。血紅蛋白是在高等生物體內(nèi)廣泛存在的以鐵卟啉為中心的血紅素蛋白，其反應(yīng)機(jī)理與辣根過氧化物酶非常類似，且價格低廉(價格只有辣根過氧化物酶的 1/200)，因此開展血紅蛋白催化制備水溶性導(dǎo)電聚苯胺的研究具有重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種運用血紅蛋白在DBSA膠束體系中高效催化制備水溶性導(dǎo)電聚苯胺的方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的采用血紅蛋白作為催化劑制備水溶性導(dǎo)電聚苯胺的方法，包括下列步驟
(I)將十二烷基苯磺酸(DBSA)溶解于緩沖液中，加入苯胺單體進(jìn)行攪拌；苯胺與十二烷基苯磺酸的摩爾比為I : O. I 10，優(yōu)選為I : O. 5 2;(2)加入血紅蛋白，攪拌均勻后滴加過氧化氫溶液，攪拌反應(yīng)8 48小時；苯胺與血紅蛋白和過氧化氫的用量比為Immol : I 500mg : O. 05 IOmmol,優(yōu)選為 Immol : 5 50mg : O. I 2mmol0(3)破乳，取沉淀。將所得到的沉淀洗滌干燥，即得到水溶性導(dǎo)電聚苯胺。所述緩沖溶液的pH值范圍為I 3，緩沖液為檸檬酸-碳酸氫二鈉緩沖液；十二烷基苯磺酸、苯胺單體、過氧化氫和血紅蛋白的用量比為Imol : O. I IOmol : O. I IOmol : I 200g,優(yōu)選為 Imol : O. 4 2. 5mol : O. 4 2mol : 2 100g。反應(yīng)體系中DBSA的濃度為5 100mmol/L,優(yōu)選為5 40mmoL/L ；反應(yīng)體系中苯胺的濃度為5 100mmol/L,優(yōu)選為10 30mmoL/L ；反應(yīng)體系中血紅蛋白的濃度為O. I 50g/L,優(yōu)選為O. I lg/L ；反應(yīng)體系中過氧化氫的濃度為10 200mmol/L,優(yōu)選為10 20mmol/L。本發(fā)明的有益效果和優(yōu)點在于，本發(fā)明采用血紅蛋白做為催化劑制備水溶性導(dǎo)電聚苯胺，該催化劑價格低廉、反應(yīng)條件溫和，催化效果好。在實施例中導(dǎo)電聚苯胺的收率可高達(dá)126.9%。且產(chǎn)物具有很好的水溶性，大大提高了其加工性能。采用本方法制備導(dǎo)電聚苯胺過程中，用過氧化氫代替了化學(xué)法中的強(qiáng)氧化劑過硫酸銨，避免了污染物排放，有利于保護(hù)環(huán)境，因此具有一定的工業(yè)應(yīng)用開發(fā)價值。
具體實施例方式實施例I配制pH = 2. O的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖溶液10mL，稱取O. Immol DBSA溶于上述緩沖溶液中；磁力攪拌后加入苯胺單體O. Immol ;稱取Img的牛血紅蛋白(Hb)用100 μ I 雙蒸水溶解后加入體系中；再將濃度為120mmol/L的過氧化氫溶液ImL滴加入到反應(yīng)體系中。攪拌反應(yīng)48小時后加入等體積的丙酮進(jìn)行破乳，終止反應(yīng)。待產(chǎn)物沉淀后進(jìn)行離心收集，干燥后導(dǎo)電聚苯胺的的分析收率為126.9%。實施例2配制pH = 2. O的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖溶液10mL，稱取O. 3mmol DBSA溶于上述緩沖溶液中，磁力攪拌后加入苯胺單體O. 2mmoL·稱取Img的牛血紅蛋白(Hb)用100 μ I 雙蒸水溶解后加入體系中。將濃度為140mmol/L的過氧化氫溶液ImL滴加入到反應(yīng)體系中。 攪拌反應(yīng)8小時后加入等體積的丙酮進(jìn)行破乳，終止反應(yīng)。待產(chǎn)物沉淀后進(jìn)行離心收集，干燥后導(dǎo)電聚苯胺的的分析收率為45. 7%。實施例3配制pH = 2. 5的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖溶液10mL，稱取DBSAO. 3mmol溶于上述緩沖溶液中，磁力攪拌后加入苯胺單體O. 15mmoL·稱取2mg的牛血紅蛋白(Hb)用100 μ I 雙蒸水溶解后加入體系中。將濃度為120mmol/L的過氧化氫溶液ImL滴加入到反應(yīng)體系中。 攪拌反應(yīng)48小時后加入等體積的丙酮進(jìn)行破乳，終止反應(yīng)。待產(chǎn)物沉淀后進(jìn)行離心收集，干燥后導(dǎo)電聚苯胺的的分析收率為77. 4%。實施例4配制pH = 3的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖溶液10mL，稱取DBSAO. 2mmol溶于上述緩沖溶液中，磁力攪拌后加入苯胺單體O. 15mmoL·稱取Img的牛血紅蛋白(Hb)用100 μ I雙蒸水溶解后加入體系中。將濃度為160mmol/L的過氧化氫溶液ImL滴加入到反應(yīng)體系中。 攪拌反應(yīng)48小時后加入等體積的丙酮進(jìn)行破乳，終止反應(yīng)。待產(chǎn)物沉淀后進(jìn)行離心收集， 干燥后導(dǎo)電聚苯胺的的分析收率為49. 3%。實施例5配制pH = I的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖溶液10mL，稱取DBSAO. Immol溶于上述緩沖溶液中，磁力攪拌后加入苯胺單體O. 2mmoL·稱取IOmg的牛血紅蛋白(Hb)用100 μ I雙蒸水溶解后加入體系中。將濃度為200mmol/L的過氧化氫溶液ImL滴加入到反應(yīng)體系中。 攪拌反應(yīng)24小時后加入等體積的丙酮進(jìn)行破乳，終止反應(yīng)。待產(chǎn)物沉淀后進(jìn)行離心收集， 干燥后導(dǎo)電聚苯胺的的分析收率為81. 7%。以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.制備水溶性導(dǎo)電聚苯胺的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將十二烷基苯磺酸溶解于緩沖液中，加入苯胺單體進(jìn)行攪拌；所述緩沖溶液的PH 值范圍為I 3 ;苯胺與十二烷基苯磺酸的摩爾比為I : O. I 10 ;(2)加入血紅蛋白，攪拌均勻后滴加過氧化氫溶液，攪拌反應(yīng)8 48小時；(3)破乳，取沉淀。
2.權(quán)利要求I所述制備水溶性導(dǎo)電聚苯胺的方法，其特征在于，十二烷基苯磺酸、苯胺、過氧化氫與血紅蛋白的用量比為Imol : O. I IOmol : O. I IOmol : I 200g。
3.權(quán)利要求I所述制備水溶性導(dǎo)電聚苯胺的方法，其特征在于，十二烷基苯磺酸、苯胺、過氧化氫與血紅蛋白的用量比為Imol : O. 4 2. 5mol : O. 4 2mol : 2 100g。
4.權(quán)利要求I所述制備水溶性導(dǎo)電聚苯胺的方法，其特征在于，所述緩沖溶液為檸檬酸-碳酸氫二鈉緩沖液，所述血紅蛋白為牛血紅蛋白。
5.權(quán)利要求I所述制備水溶性導(dǎo)電聚苯胺的方法，其特征在于，反應(yīng)體系中十二烷基苯磺酸濃度為5 100mmol/L,苯胺濃度為5 100mmol/L,血紅蛋白濃度為O. I 50g/L, 過氧化氫濃度為10 200mmol/L。
6.權(quán)利要求I所述制備水溶性導(dǎo)電聚苯胺的方法，其特征在于，反應(yīng)體系中十二烷基苯磺酸濃度為10 50mmol/L,苯胺濃度為5 30mmol/L,血紅蛋白濃度為O. I lg/L,過氧化氫濃度為10 20mmol/L。
全文摘要
本發(fā)明屬于公開了一種運用血紅蛋白在DBSA膠束體系中高效催化制備水溶性導(dǎo)電聚苯胺的方法，將十二烷基苯磺酸溶解于緩沖液中，加入苯胺單體進(jìn)行攪拌；所述緩沖溶液的pH值范圍為1～3；苯胺與十二烷基苯磺酸的摩爾比為1∶0.1～10；加入血紅蛋白，攪拌均勻后滴加過氧化氫溶液，攪拌反應(yīng)8～48小時；破乳，取沉淀。以血紅蛋白為催化劑，價格低廉、反應(yīng)條件溫和，催化效果好，收率高；避免了污染物排放，有利于保護(hù)環(huán)境。
文檔編號C08G73/02GK102604084SQ201210010300
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者徐毅, 白利杰, 陳建波 申請人:上海師范大學(xué)