Синтез и физико-химическое исследование новых электропроводных N-замещенных полианилинов

• Автор: Холошенко, Наталья Михайловна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 128 с. : ил.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Электропроводные полимеры

1.1.1 Классификация электропроводных полимеров и механизм их электропроводности

1.1.2 Структура и химические свойства полианилина

1.1.3 Общие представления о Ызамещениых электропроводных полимерах

1.1.4 Допирование электропроводных полимеров

1.2 Методы синтеза электропроводных полимеров

1.2.1 Синтез электропроводных полимеров методом химической окислительной поликонденсации

1.2.2 Синтез электропроводных полимеров методом электрохимической поликонденсации

1.2.3 Электрохимический синтез полианилипа и его замещенных

1.3 Сенсоры на основе электропроводных полимеров

1.3.1 Химические сенсоры для анализа растворов
1.3.2 Газовые сенсоры
1.3.3 Биосенсоры для растворов
1.4 Ионоселективные электроды с трансдьсерами на основе электропроводных полимеров
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Исходные вещества и методы исследования
2.1.1 Исходные реагенты
2.1.1.1 Синтез Ыфенилглицина
2.1.1.2 Синтез Ы2гидроксиэтиланилина
2.1.1.3 Синтез дипикриламина
2.1.2 Методы физикохимических измерений
2.2 Окисление Ыфенилглицина и Ы2гидроксиэтиланилина
2.2.1 Электрохимическое окисление Ыфенилглицина и 2гидроксиэтиланилина
2.2.2 Химическое окисление Ыфенилглицина и 1М2гидроксиэтиланилина
2.3 Изготовление потенциометрических сенсоров на основе ПФГ и ПЭАи
2.3.1 Определение коэффициентов селективности потенциометрического сенсора на основе ПФГ
2.4 Изготовление газового сенсора, чувствительного к аммиаку, оксиду углерода IV и оксиду азота IV на основе ПФГ
2.5 Изготовление твердотельных ионоселективных электродов для определения амиодарона, дофамина и папаверина
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Электрохимическое окисление Ыфенилглицина и 2гидроксиэтиланилина
3.1.1 Влияние условий электрохимической поликонденсации на синтез ПФГ
3.1.1.1 Выявление оптимальной концентрации мономера в растворе при электрохимическом синтезе ПФГ
3.1.1.2 Выявление диапазона сканирования потенциала в процессе электрохимического синтеза ПФГ
3.1.1.3 Влияние природы рабочего электрода на электрохимический синтез ПФГ
3.1.2 Изучение электрохимических свойств ПФГ
3.2 Химический синтез и изучение свойств ПФГ и ПЭАн
3.2.1 Синтез ПФГ и ПЭАн с помощью химической окислительной поликонденсации
3.2.2 ИК спектроскопическое изучение продуктов химической окислительной поликонденсации Ыфенилглицина и
гидроксиэтиланилина
3.3 Сенсорные свойства пленок ПФГ и ПЭАн
3.3.1 Потенциометрические рНсенсоры на основе ПФГ и ПЭАн
3.3.2 Коэффициенты селективности потенциометрического рНсенсора на основе ПФГ к различным катионам
3.3.3 Газовый сенсор на основе ПФГ
3.4 ПАн и ПФГ в качестве ионноэлектронных трансдьюсеров в ионоселективных электродах
3.4.1 Твердотельные ионоселективные электроды для определения амиодарона
3.4.2 Твердотельные ионоселективные электроды для определения дофамина
3.4.3 Твердотельные ионоселективные электроды для определения папаверина
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ


Сенсоры на основе ЭПП для анализа газов и жидкостей являются удобным инструментом для мониторинга промышленных выбросов, особенно если учесть их малые размеры, быстродействие и низкую стоимость. Несмотря на значительное число синтезированных ЭПП, явный приоритет по степени изученности и практическому применению принадлежит лишь трем из них полианилину, полипирролу и политиофену 8. Большинство всех публикаций о синтезе, исследовании свойств и применении ЭПП посвящено именно этой тройке, однако внутри тройки имеется свой бесспорный лидер полиаиилин ПАн. Исходное вещество для его получения анилин является вполне доступным и низким по стоимости. ПАн нашел практическое применение как в технологии производство гальванических элементов, антикоррозионные покрытия, антистатические ткани и т. В связи с этим представляет интерес синтез и исследование свойств новых ЭПП, которые были бы производными анилина, модифицированного за счет различных заместителей. При этом следует отметить, что если ЭПП на основе ПАн с заместителями в ядре уже были довольно подробно изучены лолиометиланилин, полиоэтиланилин и другие , то полимеры на основе Ызамещенных анилинов известны лишь в виде отдельных представителей полиМметиланилин, полиЫэтиланилин , причем в качестве заместителей в этих работах были взяты лишь простейшие алкилы. ПФГ и ПЭЛн в литературе не описаны и синтезированы впервые. Синтез ПФГ и ПЭАн методом электрохимической поликонденсации и измерение их электропроводности. Изучение влияния условий электрохимической поликонденсации на электросинтез ПФГ. Синтез ПФГ и ПЭЛн методом химической окислительной поликонденсации. Создание потенциометрических рНсенсоров на основе ПФГ и ПЭЛн и изучение их электрохимических свойств. Создание газового сенсора на основе ПФГ. Создание ионоселективных электродов ИСЭ с ионноэлектронным трансдыосером на основе ПФГ и ПЛн. Молекула проводящего полимера должна состоять из атомов углерода, соединенных по очереди одинарными и двойными химическими связями. Еще в ней должны быть так называемые потенциально заряженные группы. Если внедрить в такую молекулу функциональную группу, легко отдающую электрон, то в полимерном материале будут образовываться многочисленные свободные носители электрического заряда. Полимер становится проводящим электрический ток течет через него также легко, как через традиционно используемые для этих целей металлы. ЭПП представляют собой довольно большой класс материалов, структура которых включает наличие системы сопряженных двойных связей с делокализованными лэлектронами 4, 8, . Твердые полимерные электролиты полимеры с ионной проводимостью. Механизм электропроводности этих ЭПП до сих пор окончательно не выяснен. В ЭПП в результате теплового движения электрон может перейти из полностью заполненной электронами зоны нормальных состояний в свободную от других электронов зону возбужденных состояний. Если тепловое движение достаточно интенсивно и работа перехода электрона в свободное состояние невелика, то при нагревании полимер становится проводником электрического тока. Как показали проведенные исследования эффекта Холла , в электропроводящих полимерных материалах возможно не только движение свободных электронов, но и перенос положительных зарядов, или дырок. Возможны и другие механизмы электропроводности полимеров, обусловленные присутствием комплексов с переносом заряда и другие. Электрическая проводимость как ЭПП, так и рсдоксполимеров может быть обратимо повышена при допировании частичном окислении или восстановлении, поэтому такие полимеры являются в химическом смысле квазиобратимыми редокссистемами. Однако редоксактивность полимеров не всегда свидетельствует о высокой проводимости в допированном состоянии 5, . Существует достаточно большой класс электроактивных полимеров, макромолекулы которых в отличие от макромолекул ЭПП не содержат сопряженных двойных связей. В этом случае проводимость обусловлена наличием отдельных редоксцентров, а ее значения на много порядков ниже, чем у допированных проводящих полимеров .