辣根過氧化物酶催化合成PEDOT及其應(yīng)用.pdf

1、導(dǎo)電高分子聚二氧乙撐噻吩（PEDOT,poly-（3，4-ethylenedioxythiophene））近年來引起了很多人研究興趣，主要是由于PEDOT具有較低的能帶隙、優(yōu)良的導(dǎo)電性(10～105S/cm)、顯著的電致變色特性以及環(huán)境熱穩(wěn)定性，成為當(dāng)前引人注目的商業(yè)化應(yīng)用型導(dǎo)電聚合物。
　　 目前常用的化學(xué)法聚合聚二氧乙撐噻吩/聚苯乙烯磺酸鹽((poly-(3，4-ethylenedioxythiophene)/poly(st

2、yrenesulfonate)，PEDOT/PSS)，由于使用大量的強(qiáng)酸和極強(qiáng)的氧化劑，不僅回收處理困難并且污染環(huán)境，所以本研究采用辣根過氧化物酶(Horseradishperoxidase，HRP)作為催化劑，配合氧化劑H2O2，以期開發(fā)一種對環(huán)境更加溫和、友好，應(yīng)用于生物材料的PEDOT/PSS薄膜。本研究主要包括的內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　 一、構(gòu)建了HRP催化合成PEDOT/PSS的合成體系，通過考察HRP在不同pH(2～7

3、)、不同過氧化氫(H2O2)和十二烷基硫酸鈉(Sodiumdodecylsulfate，SDS)濃度下的活性變化，建立了HRP最佳的反應(yīng)條件。再結(jié)合HRP催化合成PEDOT/PSS的條件驗(yàn)證對比，最終確定PEDOT/PSS合成的最優(yōu)條件，即，緩沖液為200mM的Citricacid-phosphate(pH2)，反應(yīng)溫度25℃。反應(yīng)體系中SDS濃度為0mM，而H2O2則分6次添加，每次添加濃度不超過4mM，終濃度為25mM。
　　

4、 二、本研究驗(yàn)證了加熱與模板PSS在合成中的重要作用，建立HRP兩步法合成PEDOT/PSS，提出并驗(yàn)證了兩步法合成的機(jī)理，即，HRP在第一步中將EDOT單體轉(zhuǎn)變?yōu)镋DOT自由基，并在模板PSS的存在下連成寡聚物;第二步加熱使得鏈繼續(xù)延伸。通過紫外分光光度計(Ultraviolet-visiblespectrophotometer,UV)初步檢測并探討其中關(guān)鍵因素HRP濃度、反應(yīng)時間、加熱溫度、加熱時間對合成的影響，建立了完整的HRP

5、合成PEDOT/PSS的條件，即，HRP濃度為0.5mg/mL，反應(yīng)時間16h，在60℃加熱150min后得到產(chǎn)物PEDOT/PSS。
　　 三、通過比較16種不同有機(jī)溶劑（乙腈、甲基叔丁基醚、丙酮、乙酸酐、甲基異丙酮、吡啶、氯丁烷、乙醇、甲苯、己烷、二乙醚、異丙醇、甲醇、正丁醇、二甲基亞砜、氯仿）對PEDOT/PSS的萃取效果，最終選取正丁醇作為純化溶劑。將純化后的PEDOT/PSS用霍式轉(zhuǎn)換紅外線光譜(FT-IR)、熱重分析

6、儀(TGA)、場發(fā)式掃描電子顯微鏡(SEM)、共振拉曼光譜儀(Raman)、高解析電子能譜儀(XPS)、核磁共振波譜儀(NMR)表征，并用四點(diǎn)探針和循環(huán)伏安法進(jìn)行電化學(xué)性質(zhì)分析，證明了HRP合成的PEDOT/PSS顆粒細(xì)致，符合quinol結(jié)構(gòu)，與模板PSS結(jié)合力強(qiáng)，還具有良好的電化學(xué)活性，PEDOT/PSS與石墨以重量比4∶1摻雜混合后的導(dǎo)電性為12.84S/cm。
　　 四、將生物相容性高分子材料PVA與PEDOT/PSS混