專(zhuān)利名稱(chēng)：反相膠束中生物催化制備高導(dǎo)電率聚苯胺的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)和生物化學(xué)領(lǐng)域，具體為ー種利用血紅蛋白在DBSA (十二烷基苯磺酸)/環(huán)己烷/水反膠束中催化制備高導(dǎo)電率聚苯胺的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，導(dǎo)電聚合物由于特殊的組成、良好的電學(xué)、電化學(xué)和光學(xué)性質(zhì)以及在諸多領(lǐng)域?yàn)閿?shù)眾多的潛在應(yīng)用價(jià)值而受到了廣泛的關(guān)注。其潛在的應(yīng)用領(lǐng)域包括電力，電化學(xué)，電子學(xué)，熱電學(xué)，電磁學(xué)，電致發(fā)光，化學(xué)，膜及傳感器等方面。許多聚合物如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等被大量合成和研究，其中聚苯胺是研究時(shí)間最長(zhǎng)的典型的導(dǎo)電聚合物，具有較好的熱穩(wěn)定性，可加工型及導(dǎo)電性。而且從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度講聚苯胺較其它導(dǎo)電聚合物具有明顯的優(yōu)勢(shì)單體價(jià)格便宜，合成更加簡(jiǎn)單，組成能夠被輕易轉(zhuǎn)換因而具有更多潛在的應(yīng)用·可能，這些優(yōu)點(diǎn)使得聚苯胺成為最重要的導(dǎo)電高分子材料之一。因而，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者對(duì)聚苯胺的合成，表征和應(yīng)用進(jìn)行了諸多研究。合成聚苯胺的方法包括傳統(tǒng)的化學(xué)法和電化學(xué)法，反應(yīng)過(guò)程中需使用過(guò)硫酸銨等強(qiáng)氧化劑，反應(yīng)劇烈、容易造成環(huán)境的污染，并且過(guò)硫酸銨存在于產(chǎn)物聚苯胺中會(huì)使產(chǎn)物純度下降。近年來(lái)出現(xiàn)的生物催化合成方法，因其具有較高的催化效率及對(duì)底物高度的專(zhuān)ー性，且其催化的聚合過(guò)程溫和、環(huán)保，產(chǎn)物容易分離，副產(chǎn)物很少，因而在高聚物合成領(lǐng)域越來(lái)越受到人們的關(guān)注，但是由于成本較高等原因限制了其在大規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用。另外，雖然生物催化法更為環(huán)保，但制備得到的聚苯胺的導(dǎo)電率普遍不高，數(shù)量級(jí)ー般為10 3^lO4S/cm。針對(duì)以上問(wèn)題，我們開(kāi)展了在反膠束體系中使用血紅蛋白催化合成導(dǎo)電聚苯胺的研究。反膠束是表面活性劑在非極性有機(jī)溶劑中，當(dāng)其濃度超過(guò)臨界膠束濃度時(shí)，會(huì)自發(fā)形成熱力學(xué)穩(wěn)定的透明均一的體系。反膠束體系已經(jīng)在提取生物活性物質(zhì)，酶學(xué)研究以及制備納米材料等方面有所應(yīng)用。血紅蛋白是在聞等生物體內(nèi)廣泛存在的以鐵B卜琳為中心的血紅素蛋白，其反應(yīng)機(jī)理與辣根過(guò)氧化物酶非常類(lèi)似，且價(jià)格低廉(價(jià)格只有辣根過(guò)氧化物酶的1/200)，因此開(kāi)展血紅蛋白催化條件下在反膠束體系中制備導(dǎo)電聚苯胺的研究具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種運(yùn)用血紅蛋白在DBSA反膠束體系中催化制備高導(dǎo)電率聚苯胺的方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的采用血紅蛋白作為催化劑在反膠束體系中制備導(dǎo)電聚苯胺的方法，包括下列步驟(I)將十二烷基苯磺酸(DBSA)溶解于環(huán)己烷中，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 : 0.1 10，優(yōu)選為I : 0.5 2;
(2)加入血紅蛋白的水溶液，攪拌均勻后加過(guò)氧化氫，攪拌反應(yīng)0. 5 30小時(shí)；苯胺與血紅蛋白和過(guò)氧化氫的用量比為Immol : 0. I 500mg : 0.01 lOmmol，優(yōu)選為 Immol : 0. I 50mg : 0. 01 Immol ;更優(yōu)選為 Immol : 0. I Img : 0. 02 0. Immol ；(3)破乳，取沉淀。優(yōu)選用丙酮破乳。將所得到的沉淀洗滌干燥，即得到導(dǎo)電聚苯胺。十二烷基苯磺酸、苯胺單體、過(guò)氧化氫、血紅蛋白的用量為Imol : 0. I IOmol : 0. I IOmol : I 200g,優(yōu)選為 Imol : 0. 4 2. 5mol : 0. 4 2mol : 2 IOOg0·
反應(yīng)體系中DBSA的濃度為I 30mmol/mL,優(yōu)選為2 20mmoL/mL,更優(yōu)選為4 lOmmol/mL ；反應(yīng)體系中苯胺的濃度為I 20mmol/mL,優(yōu)選為2 10mmoL/mL ;更優(yōu)選為2 DmmoI/mL ；反應(yīng)體系中血紅蛋白的濃度為0. I 50mg/mL,優(yōu)選為0. I 10mg/mL ;更優(yōu)選為
0.5 lmg/mL ;優(yōu)選為牛血紅蛋白；反應(yīng)體系中過(guò)氧化氫的濃度為0. 01 10mmol/mL,優(yōu)選為0. 01 5mmol/mL,更優(yōu)選為 0. I 0. 5mmol/mL0反應(yīng)體系中的含水量為5 150，優(yōu)選為20 120，含水量為水與雙氧水總量與表面活性劑DBSA的摩爾比(即水與雙氧水總摩爾量與表面活性劑DBSA的摩爾量的比值)。本發(fā)明的有益效果和優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明采用血紅蛋白做為催化劑制備導(dǎo)電聚苯胺，該催化劑價(jià)格低廉、反應(yīng)條件溫和，催化效果好。在實(shí)施例中導(dǎo)電聚苯胺的電導(dǎo)率最高可達(dá)gXK^S/cm。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(guò)程中，用過(guò)氧化氫代替了化學(xué)法中的強(qiáng)氧化劑過(guò)硫酸銨，避免了污染物排放，有利于保護(hù)環(huán)境，因此具有一定的エ業(yè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)價(jià)值。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I稱(chēng)取50mmol DBSA溶于9. 52mL的環(huán)己燒中；磁力攪拌后加入苯胺單體30mmol ;稱(chēng)取8mg的牛血紅蛋白(Hb)用256 U I雙蒸水溶解后加入體系中；再將濃度為6mol/L的過(guò)氧化氫溶液224 ii L加入到反應(yīng)體系中(含水量31. I)。攪拌反應(yīng)16小時(shí)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，干燥后得到導(dǎo)電聚苯胺粉末，測(cè)得其電導(dǎo)率為0. 39S/cm。實(shí)施例2稱(chēng)取50mmol DBSA溶于9. 28mL的環(huán)己燒中，磁力攪拌后加入苯胺單體30mmol。稱(chēng)取8mg的牛血紅蛋白(Hb)用496iU雙蒸水溶解后加入體系中。將濃度為6mol/L的過(guò)氧化氫溶液224 ii L加入到反應(yīng)體系中(含水量57. 8)。攪拌反應(yīng)16小時(shí)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，干燥后得到導(dǎo)電聚苯胺粉末，測(cè)得其電導(dǎo)率為0. 90S/cm。實(shí)施例3
稱(chēng)取DBSA 5OmmoI溶于9. 04mL的環(huán)己燒中，磁力攪拌后加入苯胺單體40mmol。稱(chēng)取IOmg的牛血紅蛋白(Hb)用764iU雙蒸水溶解后加入體系中。將濃度為6mmol/L的過(guò)氧化氫溶液196 u L加入到反應(yīng)體系中(含水量87. 2)。攪拌反應(yīng)20小時(shí)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，干燥后得到導(dǎo)電聚苯胺粉末，測(cè)得其電導(dǎo)率為0. 27S/cm。實(shí)施例4稱(chēng)取DBSA 60mmol溶于9. 44mL環(huán)己燒中，磁力攪拌后加入苯胺單體30mmol。稱(chēng)取5mg的牛血紅蛋白(Hb)用324iU雙蒸水溶解后加入體系中。將濃度為6mol/L的過(guò)氧化氫溶液236 u L滴加入到反應(yīng)體系中(含水量32. 4)。攪拌反應(yīng)20小時(shí)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，干燥后得到導(dǎo)電聚苯胺粉末，測(cè)得其電導(dǎo)率為0. 54S/cm。實(shí)施例5·稱(chēng)取DBSA 80mmol溶于9. 48mL環(huán)己燒中，磁力攪拌后加入苯胺單體50mmol。稱(chēng)取IOmg的牛血紅蛋白(Hb)用296 U I雙蒸水溶解后加入體系中。將濃度為6mol/L的過(guò)氧化氫溶液224 u I滴加入到反應(yīng)體系中(含水量22. 23)。攪拌反應(yīng)24小時(shí)后加入等體積的丙酮進(jìn)行破乳，終止反應(yīng)。干燥后得到導(dǎo)電聚苯胺粉末，測(cè)得其電導(dǎo)率為0. 074S/cm。以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說(shuō)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.反膠束體系中生物催化制備導(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環(huán)己烷中，加入苯胺進(jìn)行攪拌；苯胺與十二烷基苯磺酸的摩爾比為I : O. I 10 ; (2)加入含血紅蛋白的水溶液，攪拌均勻后加入過(guò)氧化氫，攪拌反應(yīng)O.5 30小時(shí)；苯胺與血紅蛋白和過(guò)氧化氫的用量比為Immol : O. I 500mg : O. 01 IOmmol ； (3)破乳，取沉淀。
2.權(quán)利要求I所述反膠束體系中生物催化制備導(dǎo)電聚苯胺的方法，其特征在于，苯胺、十二燒基苯磺酸、血紅蛋白、過(guò)氧化氫的用量比為Immol : O. 5 2mmol : O. I 50mg : O. 01 Immol。
3.權(quán)利要求I所述反膠束體系中生物催化制備導(dǎo)電聚苯胺的方法，其特征在于，苯胺、十二燒基苯磺酸、血紅蛋白、過(guò)氧化氫的用量比為Immol : O. 5 2mmol : O. I Img : O. 02 O. Immol。
4.權(quán)利要求I所反膠束體系中生物催化制備導(dǎo)電聚苯胺的方法，其特征在于，所述血紅蛋白為牛血紅蛋白，所述反股束體系為DBSA/環(huán)己燒/水反相13父束體系。
5.權(quán)利要求I所述反膠束體系中生物催化制備導(dǎo)電聚苯胺的方法，其特征在于，反應(yīng)體系中十二燒基苯磺酸濃度為I 30mmol/mL,苯胺濃度為I 20mmol/mL,血紅蛋白濃度為O. I 50mg/mL,過(guò)氧化氫濃度為O. 01 10mmol/mL,反應(yīng)體系中的含水量為5 150,所述含水量為水與雙氧水總的摩爾量與十二烷基苯磺酸的摩爾量的比值比。
6.權(quán)利要求I所述反膠束體系中生物催化制備導(dǎo)電聚苯胺的方法，其特征在于，反應(yīng)體系中十二燒基苯磺酸濃度為I 30mmol/L,苯胺濃度為2 10mmol/mL,血紅蛋白濃度為O.I 10mg/mL,過(guò)氧化氫濃度為O. Ol 5mmol/mL,反應(yīng)體系中的含水量為20 120。
7.權(quán)利要求I所述反膠束體系中生物催化制備導(dǎo)電聚苯胺的方法，其特征在于，反應(yīng)體系中十二燒基苯磺酸濃度為4 10mmol/L,苯胺濃度為2 6mmol/mL,血紅蛋白濃度為O.5 lmg/mL,過(guò)氧化氫濃度為O. I O. 5mmol/mL。
全文摘要
本發(fā)明屬于公開(kāi)了一種首次運(yùn)用血紅蛋白在DBSA(十二烷基苯磺酸)反相膠束體系中生物催化制備導(dǎo)電聚苯胺的方法。將DBSA溶解于環(huán)己烷中，加入苯胺單體進(jìn)行攪拌；苯胺與DBSA的摩爾比為1∶0.1～10；將血紅蛋白溶解于不同體積的水中；攪拌均勻后加過(guò)氧化氫溶液，攪拌反應(yīng)0.5～30小時(shí)；破乳，取沉淀。以血紅蛋白為催化劑在DBSA反相膠束中制備導(dǎo)電聚苯胺，價(jià)格低廉、反應(yīng)條件溫和，步驟簡(jiǎn)單，所得產(chǎn)物摻雜水平高，導(dǎo)電率可高達(dá)0.9S/cm。
文檔編號(hào)C08G73/02GK102786686SQ201210306229
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者白利杰, 陳建波 申請(qǐng)人:上海師范大學(xué)