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聚对苯二酚(PHQ)是一类主链完全由醌酚结构组成的聚合物,同时具备了聚合物的耐热性和单体酚醌的氧化还原活性。PHQ的氧化还原电位低,电子转移速率快,可逆性好,使其在传感器、防腐蚀、抗氧化剂等领域具有广阔的应用前景。然而,尽管目前制备的PHQ分子量低,但仍存在溶解度小、可操作性差的问题。
本文利用氧化分散聚合的方法,以水为分散介质,聚乙二醇(PEG)为分散剂,硫酸亚铁为催化剂,双氧水为氧化剂,氧化聚合对苯二酚(HQ),首次制备了单分散PHQ微球,初步解决了可操作性差的难题。利用紫外光谱、红外光谱、核磁共振光谱、元素分析、凝胶渗透色谱(GPC)等表征方法证实PHQ微球中含有PHQ和PEG组分,二者的单体单元比从1:1到1:2;其中PHQ是醌酚结构并存的聚合物,分子量明显比对照实验得到的PHQ大。PHQ微球的粒径可以通过改变反应条件来控制,它随单体浓度和PEG浓度的增加而增加,随PEG分子量增大而减小,随搅拌速率增快而减小,随反应温度增加呈‘反S’形减小。循环伏安曲线显示:PHQ浇铸膜在0.10 M的KCl水溶液中的氧化还原电位分别为0.28 V和0.10 V,峰电流随扫描速率线性增加。基于PHQ良好的氧化还原活性,本工作以PHQ微球为还原剂,银离子(Ag+)为模型金属离子,在PHQ微球上原位制备了银纳米颗粒。初步结果表明PHQ微球具有集还原剂和载体(或吸附剂)于一身的能力,使其在重金属离子回收和再生、污水处理等领域有很大的潜在应用价值。
为了控制HO的化学氧化聚合反应,本文以脱氧胆酸(DC)溶胶为模板对HQ进行模板氧化聚合。聚合动力学显示,相同pH值时,与在水溶液和磷酸盐缓冲溶液中的反应相比,HQ在DC溶胶中的聚合反应速率分别提高了14倍和2倍。红外光谱和核磁共振光谱均显示:上述三种聚合体系中制备的PHQ化学结构没有明显区别,均是酚醌共存的聚合物,但GPC结果显示:DC溶胶可以将PHQ的分子量增大2倍。循环伏安曲线显示,DC溶胶中制备的PHQ也具有良好的氧化还原活性和可逆性。因此,DC溶胶对HQ的聚合具有明显的模板效应。脱氧胆酸溶胶是一种超分子聚合物,目前的实验结果为在其他的超分子聚合物中筛选HQ的模板聚合分子奠定了基础。