一种聚乙撑二氧噻吩的生物催化合成方法

摘要

一种聚乙撑二氧噻吩的生物催化合成方法，属于聚乙撑二氧噻吩合成方法。合成方法:在室温下配制聚苯乙烯磺酸钠和乙撑二氧噻吩的混合水溶液，用1mol/L的盐酸调节混合水溶液的pH值为1-5，搅拌16-17个小时后，将搅拌好的混合水溶液浸在4-25℃温度范围的水浴中，一边搅拌一边加入3mg/mL的氧化还原酶水溶液，再用微量注射器每十分钟量取40μL30%的过氧化氢水溶液加入到反应体系中，聚合反应开始，加入过氧化氢的量使得乙撑二氧噻吩和过氧化氢的摩尔比为1:0.4-1:1，持续搅拌反应16-24小时，出现蓝色溶液，将得到的溶液用渗透膜进行透析，得到聚乙撑二氧噻吩的溶液。优点：生物酶催化剂催化效率高；反应条件温和，在室温或者更低的温度下就能催化反应的进行；使用后可被降解。

权利要求

1.一种聚乙撑二氧噻吩的生物催化合成方法，其特征是：该聚乙撑二氧噻吩的生物催化合成方法中使用的催化剂为氧化还原酶；单体为乙撑二氧噻吩，氧化剂为过氧化氢，分散剂为聚苯乙烯磺酸钠；在水相体系的环境下聚合，生成可溶性的聚乙撑二氧噻吩，所述的水相体系为聚苯乙烯磺酸钠水溶液的环境；

反应的方程式为：

具体合成方法: 在室温下配制聚苯乙烯磺酸钠和乙撑二氧噻吩的混合水溶液，聚苯乙烯磺酸和乙撑二氧噻吩摩尔比的比例为：1:0.3-1:1，用1mol/L的盐酸调节混合水溶液的pH值为1-5，搅拌16-17个小时后，将搅拌好的混合水溶液浸在4-25℃温度范围的水浴中，一边搅拌一边加入3mg/mL的氧化还原酶水溶液，再用微量注射器每十分钟量取40μL30%的过氧化氢水溶液加入到反应体系中，聚合反应开始，加入过氧化氢的量使得乙撑二氧噻吩和过氧化氢的摩尔比为1:0.4-1:1，持续搅拌聚合反应16-24小时，出现蓝色溶液，将得到的溶液用渗透膜进行透析，得到聚乙撑二氧噻吩的均一、稳定的溶液；

所述的氧化还原酶为辣根过氧化物酶。

说明书

一种聚乙撑二氧噻吩的生物催化合成方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种聚乙撑二氧噻吩合成方法，特别是一种聚乙撑二氧噻吩的生物催化合成方法。

背景技术

[0002] 聚乙撑二氧噻吩是一种新型的导电聚合物，聚乙撑二氧噻吩的化学名称简写为PEDOT；它具有导电率高、环境稳定性好、薄膜易制且透明性好等优点。PEDOT在抗静电包装、制备有机发光二极管、制备有机太阳能电池、电化学电容器领域有重要的应用。最可观的潜在应用是它可用作超导材料及信息贮存材料，有望应用于塑料电子芯片器件领域。

[0003] 在传统的合成聚噻吩的方法中，一般采用无机金属催化剂，如镍、钯等金属催化剂合成。然而无机金属催化剂制作成本高，催化反应条件苛刻，使用后无法降解，对环境不友好，不符合当今绿色环保的时代要求。

发明内容

[0004] 本发明的目的是要提供一种聚乙撑二氧噻吩的生物催化合成方法，解决传统的合成聚噻吩的方法中，无机金属催化剂制作成本高，催化反应条件苛刻，使用后无法降解，对环境不友好的问题。

[0005] 本发明的目的是这样实现的：该聚乙撑二氧噻吩的生物催化合成方法包括催化剂、单体、分散剂和氧化剂；催化剂为氧化还原酶；单体为乙撑二氧噻吩，氧化剂为过氧化氢，分散剂为聚苯乙烯磺酸钠；在水相体系的环境下聚合，生成可溶性的聚乙撑二氧噻吩，所述的水相体系为聚苯乙烯磺酸钠水溶液的环境；

[0006] 反应的方程式为：

[0007]

[0008] 具体合成方法: 在室温下配制聚苯乙烯磺酸钠和乙撑二氧噻吩的混合水溶液，聚苯乙烯磺酸和乙撑二氧噻吩摩尔比的比例为：1:0.3-1:1，用1mol/L的盐酸调节混合水溶液的pH值为1-5，搅拌16-17个小时后，将搅拌好的混合水溶液浸在4-25℃温度范围的水浴中，一边搅拌一边加入3mg/mL的氧化还原酶水溶液，再用微量注射器每十分钟量取40μL30%的过氧化氢水溶液加入到反应体系中，聚合反应开始，加入过氧化氢的量使得乙撑二氧噻吩和过氧化氢的摩尔比为1:0.4-1:1，持续搅拌聚合反应16-24小时，出现蓝色溶液，将得到的溶液用渗透膜进行透析，得到聚乙撑二氧噻吩的均一、稳定的溶液。

[0009] 所述的氧化还原酶为辣根过氧化物酶、大豆过氧化物酶、漆酶、胆红素酶或酪氨酸酶。

[0010] 有益效果，由于采用了上述方案，在该方法中使用生物催化剂，所述的生物催化剂为生物酶，生物酶具有高效活性，高度选择性，立体专一性的特点，并且酶可在温和的反应条件下催化聚合反应，不需要极端的pH值和温度，在室温条件下即可完成反应，它使用后可被降解，是环境友好的催化剂，选择适当的反应体系可实现催化剂循环利用，同时研究发现化学-酶催化的聚合反应还可以使聚合物的分子量和聚合度相对恒定，从而改善聚合物的理化特性。

[0011] 解决了传统的合成聚噻吩的方法中，无机金属催化剂制作成本高，催化反应条件苛刻，使用后无法降解，对环境不友好的问题，达到了本发明的目的。

[0012] 优点：生物酶催化剂催化效率高；反应条件温和，在室温或者更低的温度下就能催化反应的进行；使用后可被降解，是环境友好的催化剂，符合当今绿色环保的时代要求。同时用聚苯乙烯磺酸钠作分散剂也提高了聚乙撑二氧噻吩的溶解性和分散性，从而改善了聚乙撑二氧噻吩溶液的加工性能。

附图说明

[0013] 图1为本发明的反应方程式图。

具体实施方式

[0014] 下面通过实例详述本发明，然而，本发明不限于下述的实施例。

[0015] 本发明中，乙撑二氧噻吩的化学名称简写为EDOT，过氧化氢的化学名称简写为H2O2，聚苯乙烯磺酸钠的化学名称简写为PSS，聚乙撑二氧噻吩的化学名称简写为PEDOT，所述的辣根过氧化物酶的化学名称简写为HRP，所述的大豆过氧化物酶化学名称简写为SBP，所述的漆酶的化学名称简写为Laccase。

[0016] 实施例1：本实施例中所使用的物质之间的配合比例均为摩尔比。

[0017] 乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸钠=1:0.3，

[0018] 乙撑二氧噻吩：双氧水=1:1，

[0019] 在圆底烧瓶中配制摩尔比为1:0.3的PSS和EDOT的混合水溶液3.1795g，待搅拌均匀后，用1mol/L的盐酸调节混合水溶液的pH值为2，搅拌17小时。将搅拌好的混合水溶液浸在4℃的冷水浴中，一边搅拌一边加入0.15mL配好的3mg/mL的HRP水溶液，再用微量注射器量每十分钟量取40μL30%的H2O2水溶液加入到反应体系中，聚合反应开始，加入H2O2的量使得EDOT和H2O2的摩尔比为1:1，持续搅拌聚合反应16小时，出现蓝色溶液，将得到的溶液用渗透膜进行透析，得到PEDOT的均一、稳定的溶液，测得PEDOT：PSS分散体的平均粒径为70nm。

[0020] 在图1中，采用高分子电解质聚苯乙烯磺酸为分散剂，氧化还原酶辣根过氧化物酶为催化剂，过氧化氢为氧化剂，在水相体系中将单体乙撑二氧噻吩聚合得到聚乙撑二氧噻吩的反应方程式。

[0021] 实施例2：本实施例中所使用的物质之间的配合比例均为摩尔比。

[0022] 乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸钠=1:1，

[0023] 乙撑二氧噻吩：双氧水=1:1，

[0024] 在圆底烧瓶中配制摩尔比为1:1的PSS和EDOT的混合水溶液4.772g，待搅拌均匀后，用1mol/L的盐酸调节混合水溶液的pH值为4，搅拌17小时。将搅拌好的混合水溶液浸在10℃的冷水浴中，一边搅拌一边加入0.15mL配好的3mg/mL的HRP水溶液，再用微量注射器量每十分钟量取40μL30%的H2O2溶液加入到反应体系中，聚合反应开始，加入H2O2的量使得EDOT和H2O2的摩尔比为1:1，持续搅拌聚合反应24小时，出现蓝色溶液，将得到的溶液用渗透膜进行透析，得到PEDOT的均一、稳定的溶液，测得PEDOT：PSS分散体的平均粒径为54nm。

[0025] 实施例3：本实施例中所使用的物质之间的配合比例均为摩尔比。

[0026] 乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸钠=1:1，

[0027] 乙撑二氧噻吩：双氧水=1:0.4，

[0028] 在圆底烧瓶中配制摩尔比为1:1的PSS和EDOT的混合水溶液4.772g，待搅拌均匀后，用1mol/L的盐酸调节混合水溶液的pH值为1，搅拌16小时。将搅拌好的混合水溶液浸在25℃的水浴中，一边搅拌一边加入0.15mL配好的3mg/mL的HRP水溶液，再用微量注射器量每十分钟量取40μL30%的H2O2溶液加入到反应体系中，聚合反应开始，加入H2O2的量使得EDOT和H2O2的摩尔比为1:0.4，持续搅拌聚合反应18小时，出现蓝色溶液，将得到的溶液用渗透膜进行透析，得到PEDOT的均一、稳定的溶液，测得PEDOT：PSS分散体的平均粒径为38nm。

[0029] 实施例4：本实施例中所使用的物质之间的配合比例均为摩尔比。

[0030] 乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸钠=1:1，

[0031] 乙撑二氧噻吩：双氧水=1:0.6，

[0032] 在圆底烧瓶中配制摩尔比为1:1的PSS和EDOT的混合水溶液4.772g，待搅拌均匀后，用1mol/L的盐酸调节混合水溶液的pH值为2，搅拌16小时。将搅拌好的混合水溶液浸在4℃的冷水浴中，一边搅拌一边加入0.15mL配好的3mg/mL的HRP水溶液，再用微量注射器量每十分钟量取40μL30%的H2O2溶液加入到反应体系中，聚合反应开始，加入H2O2的量使得EDOT和H2O2的摩尔比为1:0.6，持续搅拌聚合反应24小时，出现蓝色溶液，将得到的溶液用渗透膜进行透析，得到PEDOT的均一、稳定的溶液，测得PEDOT：PSS分散体的平均粒径为60nm。

[0033] 实施例5：本实施例中所使用的物质之间的配合比例均为摩尔比。

[0034] 乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸钠=1:1，

[0035] 乙撑二氧噻吩：双氧水=1:0.8，

[0036] 在圆底烧瓶中配制摩尔比为1:1的PSS和EDOT的混合水溶液4.772g，待搅拌均匀后，用1mol/L的盐酸调节混合水溶液的pH值为2，搅拌16小时。将搅拌好的混合水溶液浸在4℃的冷水浴中，一边搅拌一边加入0.15mL配好的3mg/mL的HRP水溶液，再用微量注射器量每十分钟量取40μL30%的H2O2溶液加入到反应体系中，聚合反应开始，加入H2O2的量使得EDOT和H2O2的摩尔比为1:0.8，持续搅拌聚合反应24小时，出现蓝色溶液，将得到的溶液用渗透膜进行透析，得到PEDOT的均一、稳定的溶液，测得PEDOT：PSS分散体的平均粒径为45nm。