论文部分内容阅读
导电聚苯胺(PANI)由于具有优异的光学、电学及电化学性能,同时具有密度低、易于合成、单体价格低、化学及环境稳定性好等特点,因此成为最有实际应用前景的导电聚合物,已被成功用于防腐涂料、有机光电二极管、电磁屏蔽与生物传感器等领域。本文创新性地将双亲性共聚物自组装胶束与导电PANI结合起来,合成了一种水分散性光敏聚苯胺纳米粒子,并将其用作Pickering乳化剂和分子印迹传感材料研究其使用性能。不但提供了一种新颖的合成功能性PANI的方法,并且拓展了导电PANI的应用领域。本文第一部分将光敏单体7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素(VM)与亲水单体2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸(AMPS)共聚得到双亲性光敏共聚物P(AMPS-co-VM)。以其在水溶液中自组装形成的胶束同时作为模板和掺杂剂,将随后苯胺的原位聚合控制在胶束内部,得到粒径均一的水分散性光敏PANI/P(AMPS-co-VM)复合纳米粒子。用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、紫外光谱(UV)、核磁共振谱图(1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)和热重分析(TGA)等方法对PANI纳米粒子的结构及组成进行了表征,结果表明目标产物合成成功。用激光光散射(DLS)、透射电镜(TEM)等方法研究了P(AMPS-co-VM)胶束与PANI/P(AMPS-co-VM)复合纳米粒子的微观结构与粒径分布,结果表明胶束粒子的粒径在180~280nm之间,而PANI纳米粒子的粒径在200~300nm之间,并随着胶束中AMPS含量的增加而增大,说明胶束对PANI纳米粒子的形貌起到很好的控制作用,并可以通过改变共聚物胶束中亲水单体与疏水单体的比例对PANI纳米粒子的粒径进行调节。另外通过紫外光谱(UV)对PANI/P(AMPS-co-VM)复合纳米粒子的光二聚过程进行了表征,结果表明PANI/P(AMPS-co-VM)复合纳米粒子具有一定的光二聚能力且光二聚与解二聚可逆性较好,从而可以通过紫外光照进一步控制其粒径及形貌。本文第二部分以制备的水分散性光敏PANI/P(AMPS-co-VM)复合纳米粒子为Pickering乳化剂研究了其乳化性能。研究结果表明PANI的存在有利于乳液的稳定,光敏基元的光二聚可以进一步提高乳液的稳定性,乳液稳定性还随粒子浓度、水相体积、水相酸性的增加而提高。另外以苯乙烯为油相,利用偶氮二异庚腈(AVBN)引发其聚合得到固化的乳液滴,通过SEM观察了PANI纳米粒子在乳液滴表面的分布排列情况,为进一步探讨PANI纳米粒子作为Pickering乳化剂在油水界面的二次组装奠定了基础。本文第三部分以PANI/P(AMPS-co-VM)复合纳米粒子为分子印迹材料制备了分子印迹PANI电化学传感器。扑热息痛(Paracetamol,PCT)作为印迹分子,与苯胺单体一起加入胶束溶液中,随着苯胺的原位聚合将PCT包埋在PANI复合纳米粒子中,随后将其滴涂在金电极上成膜,光照交联之后将印迹分子洗脱,留下形状和尺寸与PCT相匹配的识别点位,从而得到PCT印迹PANI电化学传感器。所制备的PCT印迹PANI传感器具有良好的选择性、较高的灵敏度、较宽的线性范围和优异的稳定性。