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1、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)大學(xué)生科研興趣培養(yǎng)計劃項目申報書項目名稱四氧化三鐵納米磁性粒子用于聚苯胺的合成研究項目負(fù)責(zé)人成東林學(xué)院生命科學(xué)與理學(xué)院聯(lián)系電話15808149218申報日期2009年12月22日四川農(nóng)業(yè)大學(xué)制表項目名稱四氧化三鐵納米磁性粒子用于聚苯胺的合成研究起止時間2009年12月至2010年11月負(fù)責(zé)人姓名年級所在學(xué)院、專業(yè)聯(lián)系電話E-mail成東林2007生命理學(xué)院、化生15808149218chdl128@126.com項目組成員鐘離妹2008生命理學(xué)院、化生13111829686zhonglimei110@126.com導(dǎo)師姓名吳琦職務(wù)/職稱副教授通訊地址
2、生命科學(xué)與理學(xué)院生化室電話13568744557E-mailwuqiwq@yahoo.cn一、立項依據(jù)(項目意義、現(xiàn)狀分析等)1.項目意義聚苯胺(PANI)是一類具有較長π電子共軛主鏈的高分子導(dǎo)電共軛聚合物。其除了具有其它導(dǎo)電高聚物共有的性質(zhì)外，還有獨特的摻雜機制、良好的電化學(xué)性能、較高的穩(wěn)定性、庫侖效率等特點，可作為鋰聚合物二次電池、電顯示材料、除靜電和電磁屏蔽材料，在實際應(yīng)用中占有一席之地[1-4]。導(dǎo)電高分子作為新興不可替代的基礎(chǔ)有機材料之一，幾乎可以用于現(xiàn)代所有新興產(chǎn)業(yè)及高科技領(lǐng)域之中。因此對導(dǎo)電高分子的研究已成為當(dāng)今邊緣學(xué)科十分活躍的領(lǐng)域之一，具有重大
3、的理論價值和應(yīng)用價值。但是聚苯胺的合成方面特別是利用傳統(tǒng)的化學(xué)合成方法合成聚苯胺，其條件相當(dāng)苛刻、分離提純等后處理過程繁瑣，而且合成出來的產(chǎn)物難溶于普通有機溶劑[5-7]，這是聚苯胺在商業(yè)應(yīng)用方面發(fā)展的極大瓶頸。所以開發(fā)合成簡單、具有高效率的方法合成出溶解性更好的聚苯胺成為亟待解決的問題。近年來，以辣根過氧化物酶（HRP）為代表的的生物酶，在反應(yīng)條件溫和無污染條件下催化合成聚苯胺的方法成為該領(lǐng)域的研究熱點。由于酶的價格較高，難以回收利用以及對酶在催化合成中的各種反應(yīng)機理并未十分清楚的缺點，所以在反應(yīng)條件控制、酶的優(yōu)化篩選等方面仍有待研究。隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，
4、氧化鐵納米粒子(Fe3O4MNPs)作為納米磁性粒子的一員，是最具代表性的新型納米材料之一，在很多領(lǐng)域得到廣泛發(fā)展。2007年GaoL等[8]在相關(guān)研究中指出：氧化鐵納米粒子具有過氧化物酶樣催化活性，并提出了“氧化鐵納米顆粒模擬酶”的概念。這一發(fā)現(xiàn)為惰性金屬材料在納米尺度具有催化活性的學(xué)說提供了新的理論依據(jù)，還拓展了磁性納米顆粒的應(yīng)用，使氧化鐵納米粒子具有了過氧化物酶樣活性和磁分離的雙重功能。去年的校級本科生創(chuàng)新項目“非水介質(zhì)中納米磁性粒子的過氧化物酶樣催化活性研究”已完成了水溶性有機溶劑對Fe3O4MNPs過氧化物酶樣催化活性影響的研究。本項目擬在此基礎(chǔ)上，立
5、意于開展Fe3O4MNPs過氧化物酶樣催化活性在催化聚苯胺有機合成方面的應(yīng)用研究，可望合成出較高分子量和溶解性更好的聚苯胺，為Fe3O4MNPs過氧化物酶樣催化活性的實際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。目前，尚無Fe3O4MNPs用于聚苯胺合成的研究報道，本項目在此方面的探索性研究具有新穎性、前沿性和實用性。2.現(xiàn)狀分析聚苯胺類高分子導(dǎo)電材料在化學(xué)、化工、航空、電子領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的化學(xué)合成法條件苛刻，不易得到滿足要求的聚苯胺產(chǎn)物。而且由于苯胺類化合物含有多個反應(yīng)部位，聚合得到的產(chǎn)物分子量和結(jié)構(gòu)很難控制。景遐斌等[9]在“導(dǎo)電聚苯胺的合成、結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用”一文中提到
6、在1984年由MacDiarmid等首先提出聚苯胺具有如下圖一所示的4種可以相互轉(zhuǎn)化的形式，并闡明了聚苯胺可以與質(zhì)子酸摻雜。圖一聚苯胺的四種相互轉(zhuǎn)化形式用酶作為催化劑可以得到全新的聚合產(chǎn)物。在酶催化合成中又以HRP運用最多，HRP是一種從辣根中得到的過氧化物酶。其分子包含一個血紅素輔基，其中卟啉環(huán)是原卟啉，中心離子是Fe(II)。HRP是一種對氫受體底物具有特異性、對氫供體底物缺乏特異性的氧化酶。HRP催化的反應(yīng)需要受氫體H2O2和供氫體酚和苯胺等，在較短時間反應(yīng)后成色即達(dá)高峰(H2O2消耗殆盡)，延長反應(yīng)時間，反應(yīng)產(chǎn)物的顏色不變化。HRP廣泛應(yīng)用于臨床化學(xué)、環(huán)
7、境化學(xué)、生物分析和食品工業(yè)等領(lǐng)域，具有重大的經(jīng)濟價值。國內(nèi)外學(xué)者在基于HRP對有機反應(yīng)及其在有機介質(zhì)中的催化方面的研究做了許多探索性的工作。張東華[3]、薛興濤[10]等對近年來運用最多的氧化還原酶催化合成聚苯胺及芳香性聚合物的研究進(jìn)行了總結(jié)。1994年，Uyama等[11]對酶催化合成的聚酚進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析，得出酶催化聚合對苯基苯酚時所得產(chǎn)物中只有亞苯基單元；1998年ShojiIto等[12]研究報道了水溶性導(dǎo)電聚苯胺的合成，對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)等性質(zhì)進(jìn)行了深入的研究；2001年ZheJin等[13]用固定化的辣根過氧化物酶(HRP)催化合成聚苯胺，詳細(xì)討論了用HRP
8、酶合成聚苯胺的優(yōu)化條件；
