复配胶束体系中生物催化制备高导电率聚苯胺的方法
【专利摘要】本发明公开了一种运用血红蛋白在DBSA(十二烷基苯磺酸)和CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)复配胶束体系中生物催化制备高导电率聚苯胺的方法。将DBSA和CTAB溶解于pH2.0的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液中并搅拌均匀，再加入苯胺单体继续搅拌；随后加入血红蛋白溶液；搅拌均匀后加入过氧化氢溶液，常温搅拌反应2～24小时，得到高导电率聚苯胺。以血红蛋白为催化剂在DBSA-CTAB复配胶束体系中制备导电聚苯胺，反应条件温和，操作步骤简单，价格低廉，电导率高,具有潜在的工业应用开发价值。
【专利说明】复配胶束体系中生物催化制备高导电率聚苯胺的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化学和生物化学领域，具体为一种利用血红蛋白在DBSA(十二烷基苯 磺酸）和CTAB(十六烷基三甲基溴化铵）形成的复配胶束中血红蛋白催化制备高导电率聚 苯胺的方法。
【背景技术】
[0002] 在导电高分子聚合物中，聚苯胺是最有实用前途的功能高分子材料之一，受到广 泛的重视。在电致变色器件，传感器，电磁屏蔽，抗静电保护及电池防腐涂层等方面有着广 泛的潜在应用价值。目前，聚苯胺是研究时间最长的典型的导电聚合物，具有较好的热稳定 性，可加工性及导电性。而且从经济学方面上看，聚苯胺较其它导电聚合物具有明显的优 势：苯胺单体价格便宜，合成更加简单，这些优点使得聚苯胺成为最重要的导电高分子材料 之一。因而，近年来，国内外的学者对聚苯胺的合成，表征和应用进行了诸多研究。
[0003] 然而，聚苯胺在商业应用方面受到限制，这是由于合成的聚苯胺大多是化学合成 法，都是分步进行，反应条件苛刻，分离和纯化过程冗长，且难溶于普通溶剂。但是，酶催化 合成水溶性聚苯胺的方法因其反应条件温和，无污染的环保性能越来越受到人们的青睐， 但是由于成本较高等原因限制了其在大规模生产中的应用。另外，虽然生物催化法更为环 保，但制备得到的聚苯胺的导电率普遍不高，数量级一般为10-7?10-lS/cm。所用的生物 催化剂中，研究最多的是辣根过氧化物酶，它们具有共同的结构特点一都属于含铁卟啉 的血红素蛋白。然而天然过氧化物酶价格昂贵，并且容易失活，对催化反应条件要求苛刻， 因此发展低成本，高效的生物催化剂代替HRP十分有必要。而血红蛋白是以铁卟啉为活性 中心的血红素蛋白，具有氧化活性，活性较高，甚至超过天然酶，而且价格低廉，故越来越 受到人们的重视和利用。
[0004] 针对以上问题，我们开展了在复配胶束体系中使用血红蛋白催化合成导电聚苯胺 的研究。阴阳离子表面活性剂的复配体系有利于提高其表面活性，正/负离子表面活性剂 复配体系具有更好的抗硬水能力，更好的润湿、铺展作用等。因此开展血红蛋白催化条件下 在复配胶束体系中制备导电聚苯胺的研究具有重要的意义。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种运用血红蛋白在DBSA-CTAB胶束体系中生物催化制备 高导电的聚苯胺的方法。
[0006] 本发明的目的是这样实现的：
[0007] 复配胶束体系中生物催化制备高导电聚苯胺的方法，包括以下步骤：
[0008] (1)将DBSA和CTAB溶解于ρΗ2· 0的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液中，得到含 DBSA-CTAB复配胶束的反应体系，加入苯胺单体进行混合；
[0009] (2)加入血红蛋白的水溶液，搅拌均匀；
[0010] (3)加入氧化剂过氧化氢溶液，得到终反应体系；
[0011] (4)常温搅拌反应2?24小时，得到导电聚苯胺。
[0012] 步骤（1)中 CTAB 与 DBSA 的摩尔比为 1:0. 5-7,优选 1:0. 5-3. 25。
[0013] 步骤（1)中苯胺与复配胶束（DBSA的摩尔量+CTAB的摩尔量）的摩尔比为 1:0. 33 ?3。
[0014] 步骤（2)所述血红蛋白优选牛血红蛋白。
[0015] 步骤⑶中苯胺、复配胶束、过氧化氢、血红蛋白的用量比为lmmol: (0. 33?3) mmol : (1. 6 ?9. 6) mmol: (8 ?80) mg。
[0016] 步骤（3)终反应体系中DBSA和CTAB复合的浓度为4. 16?50. Ommol/L，优选为 8.38 ?25. 0mmoL/L〇
[0017] 步骤（3)终反应体系中苯胺浓度为3. 75mmol/L?37. 5mmol/L，优选为12. 5? 25.0mmol/L〇
[0018] 步骤（3)终反应体系中血红蛋白浓度为0· 1?2g/L，优选为0· 2?0· 8g/L。
[0019] 步骤（3)终反应体系中过氧化氢浓度为30?140mmol/L，优选为60?llOmmol/ L〇
[0020] 本发明的突出效果和优点在于，采用血红蛋白作为催化剂制备导电聚苯胺，催化 剂价格低廉；得到的产物聚苯胺电导率高，导电聚苯胺的电导率最高可达47. 61S/cm。采用 本方法制备导电聚苯胺的过程，所需反应条件温和，用过氧化氢代替了化学法中的强氧化 剂-过硫酸铵，有效防止了污染物的排放，有利于保护环境，因此具有潜在的工业应用开发 价值。
【具体实施方式】
[0021] 为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合
【具体实施方式】，进一步阐述本发明。
[0022] 实施例1
[0023] 称取 0· 125mmol DBSA 和 0· 061mmol CTAB 溶于 9. 7mL 的 ρΗ2· 0 的柠檬酸-磷酸氢 二钠缓冲溶液中；搅拌后加入苯胺单体〇. 125mmol ;称取2mg的血红蛋白用229 μ 1蒸馏水 溶解后加入体系中；再将浓度为9. 823mol/L的过氧化氢溶液71 μ L加入到反应体系中。搅 拌反应24小时后加入等体积的甲醇进行破乳，终止反应。待产物沉淀后进行离心收集，干 燥后得到导电聚苯胺粉末，测得其电导率为21. 19S/cm。
[0024] 实施例2
[0025] 称取 0· 128mmol DBSA 和 0· 043mmol CTAB 溶于 9. 7mL 的 ρΗ2· 0 的柠檬酸-磷酸氢 二钠缓冲溶液中，搅拌后加入苯胺单体〇. 125mmol ;称取5mg的血红蛋白用204 μ 1蒸馏水 溶解后加入体系中；再将浓度为9. 823mol/L的过氧化氢溶液96 μ L加入到反应体系中。搅 拌反应24小时后加入等体积的甲醇进行破乳，终止反应。待产物沉淀后进行离心收集，干 燥后得到导电聚苯胺粉末，测得其电导率为39. 71S/cm。
[0026] 实施例3
[0027] 称取 0· 130mmol DBSA 和 0· 040mmol CTAB 溶于 9. 7mL 的 ρΗ2· 0 的柠檬酸-磷酸氢 二钠缓冲溶液中，搅拌后加入苯胺单体〇. 125mmol ;称取3mg的血红蛋白用217 μ 1蒸馏水 溶解后加入体系中；再将浓度为9. 823mol/L的过氧化氢溶液83 μ L加入到反应体系中。搅
【权利要求】
1. 一种复配胶束体系中生物催化制备高导电聚苯胺的方法，包括以下步骤： (1) 将DBSA和CTAB溶解于PH2.0的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液中，得到含 DBSA-CTAB复配胶束的反应体系，加入苯胺单体进行混合； (2) 加入血红蛋白的水溶液，搅拌均匀； (3) 加入氧化剂过氧化氢溶液，得到终反应体系； (4) 常温搅拌反应2?24小时，得到导电聚苯胺。
2. 权利要求1所述复配胶束体系中生物催化制备导电聚苯胺的方法，其特征在于，步 骤⑴中CTAB与DBSA的摩尔比为1 :0· 5-7。
3. 权利要求1所述复配胶束体系中生物催化制备导电聚苯胺的方法，其特征在于，步 骤（1)中苯胺与复配胶束的摩尔比为1 :〇. 33-3。
4. 权利要求1所述复配胶束体系中生物催化制备导电聚苯胺的方法，其特征在于，步 骤（2)所述血红蛋白为牛血红蛋白。
5. 权利要求1所述复配胶束体系中生物催化制备导电聚苯胺的方法，其特征在于，步 骤（3)中苯胺、复配胶束、过氧化氢、血红蛋白的用量比为lmmol: (0. 33-3)mmol: (1.6-9. 6) mmol:(8-80)mg〇
6. 权利要求1所述复配胶束体系中生物催化制备导电聚苯胺的方法，其特征在于，步 骤⑶终反应体系中DBSA和CTAB复合的浓度为4. 16?50. Ommol/L。
7. 权利要求1所述复配胶束体系中生物催化制备导电聚苯胺的方法，其特征在于，步 骤（3)终反应体系中苯胺浓度为3. 75mmol/L?37. 5mmol/L。
8. 权利要求1所述复配胶束体系中生物催化制备导电聚苯胺的方法，其特征在于，步 骤（3)终反应体系中血红蛋白浓度为0. 1?2g/L。
9. 权利要求1所述复配胶束体系中生物催化制备导电聚苯胺的方法，其特征在于，步 骤（3)终反应体系中过氧化氢浓度为30?140mmol/L。
【文档编号】C08G73/02GK104098769SQ201410299886
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】陈建波, 郭红冲, 徐毅 申请人:上海师范大学