专利名称：反相胶束中生物催化制备高导电率聚苯胺的方法
技术领域：
本发明涉及化学和生物化学领域，具体为ー种利用血红蛋白在DBSA (十二烷基苯磺酸)/环己烷/水反胶束中催化制备高导电率聚苯胺的方法。
背景技术：
近年来，导电聚合物由于特殊的组成、良好的电学、电化学和光学性质以及在诸多领域为数众多的潜在应用价值而受到了广泛的关注。其潜在的应用领域包括电力，电化学，电子学，热电学，电磁学，电致发光，化学，膜及传感器等方面。许多聚合物如聚苯胺、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，可加工型及导电性。而且从经济学的角度讲聚苯胺较其它导电聚合物具有明显的优势单体价格便宜，合成更加简单，组成能够被轻易转换因而具有更多潜在的应用·可能，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。合成聚苯胺的方法包括传统的化学法和电化学法，反应过程中需使用过硫酸铵等强氧化剂，反应剧烈、容易造成环境的污染，并且过硫酸铵存在于产物聚苯胺中会使产物纯度下降。近年来出现的生物催化合成方法，因其具有较高的催化效率及对底物高度的专ー性，且其催化的聚合过程温和、环保，产物容易分离，副产物很少，因而在高聚物合成领域越来越受到人们的关注，但是由于成本较高等原因限制了其在大規模生产中的应用。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，数量级ー般为10 3^lO4S/cm。针对以上问题，我们开展了在反胶束体系中使用血红蛋白催化合成导电聚苯胺的研究。反胶束是表面活性剂在非极性有机溶剂中，当其浓度超过临界胶束浓度时，会自发形成热力学稳定的透明均一的体系。反胶束体系已经在提取生物活性物质，酶学研究以及制备纳米材料等方面有所应用。血红蛋白是在闻等生物体内广泛存在的以铁B卜琳为中心的血红素蛋白，其反应机理与辣根过氧化物酶非常类似，且价格低廉(价格只有辣根过氧化物酶的1/200)，因此开展血红蛋白催化条件下在反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
本发明的目的是提供ー种运用血红蛋白在DBSA反胶束体系中催化制备高导电率聚苯胺的方法。本发明的目的是这样实现的采用血红蛋白作为催化剂在反胶束体系中制备导电聚苯胺的方法，包括下列步骤(I)将十二烷基苯磺酸(DBSA)溶解于环己烷中，加入苯胺单体进行搅拌；苯胺与十二烷基苯磺酸的摩尔比为I : 0.1 10，优选为I : 0.5 2;
(2)加入血红蛋白的水溶液，搅拌均匀后加过氧化氢，搅拌反应0. 5 30小时；苯胺与血红蛋白和过氧化氢的用量比为Immol : 0. I 500mg : 0.01 lOmmol，优选为 Immol : 0. I 50mg : 0. 01 Immol ;更优选为 Immol : 0. I Img : 0. 02 0. Immol ；(3)破乳，取沉淀。优选用丙酮破乳。将所得到的沉淀洗涤干燥，即得到导电聚苯胺。十二烷基苯磺酸、苯胺单体、过氧化氢、血红蛋白的用量为Imol : 0. I IOmol : 0. I IOmol : I 200g,优选为 Imol : 0. 4 2. 5mol : 0. 4 2mol : 2 IOOg0·
反应体系中DBSA的浓度为I 30mmol/mL,优选为2 20mmoL/mL,更优选为4 lOmmol/mL ；反应体系中苯胺的浓度为I 20mmol/mL,优选为2 10mmoL/mL ;更优选为2 DmmoI/mL ；反应体系中血红蛋白的浓度为0. I 50mg/mL,优选为0. I 10mg/mL ;更优选为
0.5 lmg/mL ;优选为牛血红蛋白；反应体系中过氧化氢的浓度为0. 01 10mmol/mL,优选为0. 01 5mmol/mL,更优选为 0. I 0. 5mmol/mL0反应体系中的含水量为5 150，优选为20 120，含水量为水与双氧水总量与表面活性剂DBSA的摩尔比(即水与双氧水总摩尔量与表面活性剂DBSA的摩尔量的比值)。本发明的有益效果和优点在于，本发明采用血红蛋白做为催化剂制备导电聚苯胺，该催化剂价格低廉、反应条件温和，催化效果好。在实施例中导电聚苯胺的电导率最高可达gXK^S/cm。且产物具有很好的水溶性，大大提高了其加工性能。采用本方法制备导电聚苯胺过程中，用过氧化氢代替了化学法中的强氧化剂过硫酸铵，避免了污染物排放，有利于保护环境，因此具有一定的エ业应用开发价值。
具体实施例方式实施例I称取50mmol DBSA溶于9. 52mL的环己烧中；磁力搅拌后加入苯胺单体30mmol ;称取8mg的牛血红蛋白(Hb)用256 U I双蒸水溶解后加入体系中；再将浓度为6mol/L的过氧化氢溶液224 ii L加入到反应体系中(含水量31. I)。搅拌反应16小时后加入等体积的丙酮进行破乳，終止反应。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0. 39S/cm。实施例2称取50mmol DBSA溶于9. 28mL的环己烧中，磁力搅拌后加入苯胺单体30mmol。称取8mg的牛血红蛋白(Hb)用496iU双蒸水溶解后加入体系中。将浓度为6mol/L的过氧化氢溶液224 ii L加入到反应体系中(含水量57. 8)。搅拌反应16小时后加入等体积的丙酮进行破乳，終止反应。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0. 90S/cm。实施例3
称取DBSA 5OmmoI溶于9. 04mL的环己烧中，磁力搅拌后加入苯胺单体40mmol。称取IOmg的牛血红蛋白(Hb)用764iU双蒸水溶解后加入体系中。将浓度为6mmol/L的过氧化氢溶液196 u L加入到反应体系中(含水量87. 2)。搅拌反应20小时后加入等体积的丙酮进行破乳，終止反应。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0. 27S/cm。实施例4称取DBSA 60mmol溶于9. 44mL环己烧中，磁力搅拌后加入苯胺单体30mmol。称取5mg的牛血红蛋白(Hb)用324iU双蒸水溶解后加入体系中。将浓度为6mol/L的过氧化氢溶液236 u L滴加入到反应体系中(含水量32. 4)。搅拌反应20小时后加入等体积的丙酮进行破乳，終止反应。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0. 54S/cm。实施例5·称取DBSA 80mmol溶于9. 48mL环己烧中，磁力搅拌后加入苯胺单体50mmol。称取IOmg的牛血红蛋白(Hb)用296 U I双蒸水溶解后加入体系中。将浓度为6mol/L的过氧化氢溶液224 u I滴加入到反应体系中(含水量22. 23)。搅拌反应24小时后加入等体积的丙酮进行破乳，終止反应。干燥后得到导电聚苯胺粉末，测得其电导率为0. 074S/cm。以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.反胶束体系中生物催化制备导电聚苯胺的方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)将十二烷基苯磺酸溶解于环己烷中，加入苯胺进行搅拌；苯胺与十二烷基苯磺酸的摩尔比为I : O. I 10 ; (2)加入含血红蛋白的水溶液，搅拌均匀后加入过氧化氢，搅拌反应O.5 30小时；苯胺与血红蛋白和过氧化氢的用量比为Immol : O. I 500mg : O. 01 IOmmol ； (3)破乳，取沉淀。
2.权利要求I所述反胶束体系中生物催化制备导电聚苯胺的方法，其特征在于，苯胺、十二烧基苯磺酸、血红蛋白、过氧化氢的用量比为Immol : O. 5 2mmol : O. I 50mg : O. 01 Immol。
3.权利要求I所述反胶束体系中生物催化制备导电聚苯胺的方法，其特征在于，苯胺、十二烧基苯磺酸、血红蛋白、过氧化氢的用量比为Immol : O. 5 2mmol : O. I Img : O. 02 O. Immol。
4.权利要求I所反胶束体系中生物催化制备导电聚苯胺的方法，其特征在于，所述血红蛋白为牛血红蛋白，所述反股束体系为DBSA/环己烧/水反相13父束体系。
5.权利要求I所述反胶束体系中生物催化制备导电聚苯胺的方法，其特征在于，反应体系中十二烧基苯磺酸浓度为I 30mmol/mL,苯胺浓度为I 20mmol/mL,血红蛋白浓度为O. I 50mg/mL,过氧化氢浓度为O. 01 10mmol/mL,反应体系中的含水量为5 150,所述含水量为水与双氧水总的摩尔量与十二烷基苯磺酸的摩尔量的比值比。
6.权利要求I所述反胶束体系中生物催化制备导电聚苯胺的方法，其特征在于，反应体系中十二烧基苯磺酸浓度为I 30mmol/L,苯胺浓度为2 10mmol/mL,血红蛋白浓度为O.I 10mg/mL,过氧化氢浓度为O. Ol 5mmol/mL,反应体系中的含水量为20 120。
7.权利要求I所述反胶束体系中生物催化制备导电聚苯胺的方法，其特征在于，反应体系中十二烧基苯磺酸浓度为4 10mmol/L,苯胺浓度为2 6mmol/mL,血红蛋白浓度为O.5 lmg/mL,过氧化氢浓度为O. I O. 5mmol/mL。
全文摘要
本发明属于公开了一种首次运用血红蛋白在DBSA(十二烷基苯磺酸)反相胶束体系中生物催化制备导电聚苯胺的方法。将DBSA溶解于环己烷中，加入苯胺单体进行搅拌；苯胺与DBSA的摩尔比为1∶0.1～10；将血红蛋白溶解于不同体积的水中；搅拌均匀后加过氧化氢溶液，搅拌反应0.5～30小时；破乳，取沉淀。以血红蛋白为催化剂在DBSA反相胶束中制备导电聚苯胺，价格低廉、反应条件温和，步骤简单，所得产物掺杂水平高，导电率可高达0.9S/cm。
文档编号C08G73/02GK102786686SQ201210306229
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者白利杰, 陈建波 申请人:上海师范大学