取代聚苯胺功能材料及二茂铁基苯胺衍生物的制备与性能研究

发布时间：2017-08-09 14:41

  本文关键词：取代聚苯胺功能材料及二茂铁基苯胺衍生物的制备与性能研究

  更多相关文章： 取代聚苯胺 二茂铁 苯胺衍生物 荧光

【摘要】：本论文系统研究了取代聚苯胺功能材料及二茂铁基苯胺衍生物的制备与结构性能。使用一种新型的氧化剂钴钼酸铵[(NH4)3[Co Mo6O24H6]·7H2O]实现了对邻甲苯胺和邻甲氧苯胺的氧化聚合和聚合产物微纳米结构的形貌调控,探索了不同形貌的形成机制,并提出了钴钼酸铵的氧化机理;从分子设计角度,合成了两种主链上带有烷基二茂铁基团的苯胺衍生物单体,研究了其作为H2PO4-离子识别性能。主要研究结果如下:1、采用钴钼酸铵作为氧化剂,利用化学氧化聚合法合成了规整的球状和片状聚邻甲苯胺和聚邻甲氧苯胺微纳米结构材料;邻甲苯胺/邻甲氧苯胺单体浓度、氧化剂浓度、反应温度、反应体系初始酸度对最终产物的形貌结构具有显著的影响。实验结果表明:中性水溶液中,在单体浓度和氧化剂浓度较低时,如分别为0.02 M和4 m M,可以得到规整的微纳米球状聚邻甲苯胺和聚邻甲氧苯胺,尺寸为400-500 nm;当单体浓度增大时,球状聚邻甲苯胺有相互融合的趋势;而球状聚邻甲氧苯胺的尺寸大小增大,规整性优于相同浓度下合成的球状聚邻甲氧苯胺;氧化剂浓度或者温度升高时,则球状结构融合到一起形成块状结构;特别地,当反应体系的酸度增大至p H≤1时,单体发生氧化聚合反应生成规整的片状产物,SEM表征显示片状产物的尺寸为:横向宽度约为6μm;此外在反应体系中添加少量的表面活性剂(AOT),邻甲苯胺的形貌结构发生了较为明显的变化;在AOT浓度大于临界胶束浓度时,由纳米球转变为规整的正方形截面棒状结构。红外、紫外、核磁共振、元素分析、XRD和热失重测试表征手段证明最终合成的产物是钴钼酸铵掺杂的聚邻甲苯胺和聚邻甲氧苯胺复合物;钴钼酸铵掺杂的聚邻甲苯胺/聚邻甲氧苯胺具有对p H敏感的荧光性质,其水溶液的荧光强度随着溶液酸度的增加而逐渐减小;与不存在钴钼酸铵的条件下合成的聚合物产物相比,钴钼酸铵掺杂的聚邻甲苯胺/聚邻甲氧苯胺的荧光强度明显增大,说明聚合物分子链中掺杂的钴钼酸铵具有增强荧光强度的作用。2、以1,1'-双(1-甲氧羰基-1,1-二甲基-乙基)二茂铁(BMCEFc)和N-苯基对苯二胺为原料,采用酯酰胺化法和酰氯胺化法分别合成了两种新型的二茂铁基苯胺类化合物BAAEFc和MCAABEFc,通过核磁共振谱图、质谱和红外光谱证实了所合成目标化合物的结构和纯度;TGA测试表明目标化合物具有良好的热稳定性,二茂铁单元的引入,提高了N-苯基对苯二胺的热稳定性,热分解温度(T10)分别提高了95℃和80℃;含双酰胺基团的BAAEFc的热分解温度比含单酰胺基团的MCAABEFc高15℃;紫外可见吸收光谱显示目标化合物在紫外区(200-300 nm)具有较好的吸收;荧光光谱表明目标化合物在蓝波范围内具有良好的荧光发射强度,并且BAAEFc能够实现对H2PO4-离子选择性荧光响应;含双酰胺基团的BAAEFc的荧光响应灵敏度高于含单酰胺基团的MCAABEFc;循环伏安曲线显示了目标化合物具有良好的电化学活性,并且验证了目标化合物与H2PO4-离子的结合,电化学变化趋势也符合荧光分析结果。
【关键词】：取代聚苯胺 二茂铁 苯胺衍生物 荧光
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O627.81
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 文献综述12-42
• 1.1 导电高分子简介12
• 1.2 聚苯胺的结构12-13
• 1.3 聚苯胺的性质13-16
• 1.3.1 导电性13-15
• 1.3.2 电致变色特性15
• 1.3.3 非线性光学特性15
• 1.3.4 微波吸收特性15-16
• 1.3.5 磁学特性16
• 1.3.6 力学性能16
• 1.4 聚苯胺微纳米结构的制备16-24
• 1.4.1 零维结构17-18
• 1.4.2 一维结构18-21
• 1.4.3 二维结构21-23
• 1.4.4 多维超分子结构23-24
• 1.5 聚苯胺的改性研究进展24-29
• 1.5.1 乳液聚合和胶体分散体系25
• 1.5.2 取代的聚苯胺25-29
• 1.6 二茂铁基苯胺类衍生物29-34
• 1.6.1 二茂铁基苯胺化合物29-30
• 1.6.2 二茂铁基席夫碱化合物30-31
• 1.6.3 二茂铁基酰胺类化合物31-34
• 1.7 含二茂铁的聚苯胺材料34-38
• 1.7.1 二茂铁掺杂的聚苯胺材料34-35
• 1.7.2 聚（二茂铁-苯胺）类材料35-38
• 1.8 导电聚苯胺材料的应用及发展前景38-39
• 1.8.1 二次电池38-39
• 1.8.2 电磁屏蔽材料39
• 1.8.3 电致变色材料39
• 1.8.4 传感器39
• 1.9 论文的选题意义以及研究思路、主要内容39-42
• 1.9.1 论文的选题意义39-40
• 1.9.2 论文的研究内容40
• 1.9.3 论文创新点40-42
• 第二章 新型氧化剂制备取代聚苯胺微/纳米材料42-69
• 2.1 前言42-43
• 2.2 实验部分43-45
• 2.2.1 试剂43
• 2.2.2 仪器设备43-44
• 2.2.3 钴钼酸铵(CoMo_6)的合成44
• 2.2.4 微纳米结构聚邻甲苯胺(POT)和聚邻甲氧苯胺(POMA)的制备44
• 2.2.5 主要测试与表征44-45
• 2.3 聚邻甲苯胺/聚邻甲氧苯胺的形貌表征45-50
• 2.3.1 单体浓度对产物形貌的影响45-46
• 2.3.2 氧化剂CoMo_6的浓度对产物形貌的影响46-47
• 2.3.3 反应温度对产物形貌的影响47-48
• 2.3.4 酸度对产物形貌的影响48-50
• 2.3.5 表面活性剂对产物形貌的影响50
• 2.4 聚邻甲苯胺/聚邻甲氧苯胺的结构表征50-58
• 2.4.1 聚邻甲苯胺/聚邻甲氧苯胺的红外光谱50-52
• 2.4.2 聚邻甲苯胺/聚邻甲氧苯胺的紫外光谱52-53
• 2.4.3 聚邻甲苯胺/聚邻甲氧苯胺的核磁共振谱图53-56
• 2.4.4 聚邻甲苯胺和聚邻甲氧苯胺的元素组成分析56-57
• 2.4.5 聚邻甲苯胺和聚邻甲氧苯胺的XRD图57-58
• 2.5 片状聚邻甲苯胺和聚邻甲氧苯胺的形成机制58-59
• 2.6 COMO_6氧化机理的研究59-61
• 2.7 聚邻甲苯胺和聚邻甲氧苯胺的性能表征61-67
• 2.7.1 聚邻甲苯胺和聚邻甲氧苯胺的热稳定性61-63
• 2.7.2 聚邻甲苯胺和聚邻甲氧苯胺的荧光光谱63-65
• 2.7.3 聚邻甲苯胺和聚邻甲氧苯胺的电性能65-67
• 2.8 本章小结67-69
• 第三章 含二茂铁基苯胺衍生物的合成与表征69-97
• 3.1 前言69-70
• 3.2 实验部分70-75
• 3.2.1 试剂与精制方法70-71
• 3.2.2 所用原料和目标产物命名71-72
• 3.2.3 主要测试与表征72-73
• 3.2.4 化合物的合成73-75
• 3.3 化合物的分析与结构表征75-86
• 3.3.1 原料 1,1'-双(1-甲氧羰基-1,1-二甲基-乙基)二茂铁(BMCEFc)的分析75-80
• 3.3.2 目标化合物 1'-甲氧羰基1(N-二苯胺基)酰胺-1,1'-双（1,1-二甲基-乙基）二茂铁(MCAABEFc)的分析80-83
• 3.3.3 目标化合物 1,1'-双[1-(N-二苯胺基)-酰胺-1,1-二甲基-乙基]二茂铁(BAAEFc)的分析83-86
• 3.4 目标化合物(MCAABEFC/BAAEFC)的性能研究86-95
• 3.4.1 化合物的光学性质86-88
• 3.4.2 目标化合物对H_2PO_4~－的荧光响应88-92
• 3.4.3 目标化合物对H_2PO_4~－的电化学响应92-94
• 3.4.4 目标化合物的热性能94-95
• 3.5 本章小结95-97
• 第四章 总结与展望97-99
• 4.1 论文的总结97-98
• 4.2 工作展望98-99
• 参考文献99-117
• 硕士期间已发表论文和待发表论文117-118
• 致谢118-119

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李保国,边占喜,曹立志,赵蔚;二茂铁基-1,1’-二烷基二茂铁甲醇的合成与性质[J];应用化学;2001年11期

2 徐兆瑜;;二茂铁的合成与应用[J];杭州化工;2001年04期

3 王晓丽,王艳学,边占喜;(二茂铁基、乙基二茂铁基)甲基丁胺的合成与表征[J];内蒙古石油化工;2003年01期

4 任红艳,李广洲,宋心琦;二茂铁化学的半个世纪历程[J];大学化学;2003年06期

5 蒋虹,陈维一,张雅文,沈宗旋;二茂铁氨基化合物的合成[J];合成化学;2004年02期

6 张首才,王丽影,刘士艳,孙雪梅;2-二茂铁基-2-丁醇的合成[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2005年01期

7 卓馨;;乙酰二茂铁的合成与性质测定[J];宿州学院学报;2006年06期

8 景崤壁;徐峰;徐伟;颜朝国;;含二茂铁基树枝状化合物研究进展[J];有机化学;2007年04期

9 肖陆飞;;二茂铁的发现、制备及其应用[J];滁州职业技术学院学报;2009年01期

10 叶红德;童怀多;邹如意;彭化南;郑大贵;肖依文;宋焕权;;氘代二茂铁炔酮的合成及其在机理研究中的应用[J];江西师范大学学报(自然科学版);2012年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 柴凤兰;王春柳;王向宇;陶京朝;;新型含二茂铁基双亚胺钼(Ⅵ)催化剂的性能研究[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年

2 樊佳;袁耀峰;王文峰;;4-二茂铁基-3,4-二氢-2(1H)-喹诺酮类衍生物的合成与表征[A];中国化学会第27届学术年会第06分会场摘要集[C];2010年

3 边占喜;张晓涛;;含二茂铁仲胺衍生物的合成研究[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集（上册）[C];2005年

4 赵文献;刘澜涛;王敏灿;宋毛平;;含二茂铁基氮杂环丁基甲酸酯的高效制备方法[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集（下册）[C];2005年

5 李树臣;白淑珍;李保国;;1′-烷基二茂铁基二甲基硅烷的合成[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集（下册）[C];2005年

6 俞豪杰;王立;;新型二茂铁基树枝状化合物的合成及在离子识别中的应用[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（下册）[C];2007年

7 李高伟;周艳丽;刘念;刘冠军;郭保国;赵文献;;具有接枝位点的二茂铁基氮杂小环叔醇的合成[A];中国化学会第27届学术年会第06分会场摘要集[C];2010年

8 刘伟;李霞;张碧;宋毛平;吴养洁;;二茂铁大环酰胺化合物的合成及性质研究[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集（上册）[C];2005年

9 宋毛平;刘伟;张本尚;郝新奇;张碧;吴养洁;;二茂铁酰基硫脲化合物的合成及性质研究[A];中国化学会全国第十三届大环化学暨第五届超分子化学学术讨论会论文选集[C];2006年

10 刘建敏;李大成;王大奇;窦建民;;二茂铁单甲酸双核铒配合物的合成与表征[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王亚琦;多二茂铁基吡啶和苯衍生物的合成及电化学性质研究[D];内蒙古工业大学;2014年

2 童荣柏;基于二茂铁/β-环糊精主客体相互作用的双组分水凝胶的制备与性能研究[D];浙江大学;2015年

3 戴力;新型二茂铁VA唑啉—膦配体的合成及其在不对称催化反应中的应用[D];北京理工大学;2015年

4 魏俊基;含二茂铁腈基聚合物及其电磁功能复合材料研究[D];电子科技大学;2015年

5 连小春;新型多二茂铁基取代吡啶盐的分子设计、合成、表征及光电性质研究[D];华东师范大学;2005年

6 高敬民;二茂铁基化合物和二茂铁基聚合物及其接枝碳材料的合成、表征及应用研究[D];浙江大学;2012年

7 吴红飞;二茂铁苄基叔胺环金属化及在碳—碳偶联反应中的应用[D];天津大学;2007年

8 柴凤兰;二茂铁基亚胺钼（Ⅵ）配合物的合成、表征及催化环氧化性能研究[D];郑州大学;2009年

9 杨亮茹;二茂铁亚胺环金属化合物的性质与应用研究[D];郑州大学;2003年

10 赵雪梅;含杂环二茂铁亚胺异环环钯化合物的合成及应用[D];郑州大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张晓涛;二茂铁氯代烃与伯胺反应的研究[D];内蒙古大学;2005年

2 徐南南;3-二茂铁基环辛烯的活性开环复分解聚合反应及其聚合物性质研究[D];内蒙古大学;2015年

3 张慧;碘促进的二茂铁联烯与含氮亲核试剂的加成反应研究[D];内蒙古大学;2015年

4 滕强;新型二茂铁配体的合成与表征及α-芳硫基酯的合成研究[D];内蒙古大学;2015年

5 曹爱娟;二茂铁键合硅胶固定相的制备及色谱性能研究[D];郑州大学;2015年

6 王晨君;钯催化二茂铁联烯、芳香卤化物与醇和酚的三组分反应研究[D];内蒙古大学;2015年

7 朱学友;[3]二茂铁环蕃β-二酮配合物和含偶氮基化合物的合成与性质研究[D];内蒙古大学;2015年

8 邓磊;二茂铁腙与苄溴的偶联反应及含二茂铁基共轭聚合物的合成研究[D];内蒙古大学;2015年

9 吴孔丽;二茂铁苯甲酰二肽类化合物的合成与性质研究[D];郑州大学;2015年

10 高召帅;含二茂铁取代基的脒基和茂基稀土二胺基配合物的合成、表征及其催化异戊二烯的聚合性能[D];浙江大学;2015年

，

本文编号：645842