毕业设计（论文）-溴代3—正己烷基噻吩氧化聚合性能的研究.doc

本 科 毕 业 论 文（设计）题 目 溴代3正己烷基噻吩氧化聚合性能的研究 姓 名 学 号 1108040540080 院 （系） 化学与生命科学学院 专 业 化学 年 级 11级 指导教师 职 称 教授 二一五 年 五 月贵州师范学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文(设计)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文作者签名： 年 月 日目录目录.I摘 要I关键词IAbstractI引言11、导电聚合物简介12、导电聚合物的提取方法13、质谱仪24、核磁共振仪25、研究目的及意义21、实验部分31.1仪器与材料31.2 材料32、实验方法42.1 2-溴-3-正己烷基噻吩氧化聚合性能实验42.2 2,5-二溴-3-正己烷基噻吩氧化聚合性能实验6 2.2溴代3-正己烷基噻吩氧化聚合性能实验的分析 . 3、结果与讨论83.1单因素实验结果83.1.1 FeCl3浓度对2-溴-3-正己烷基噻吩的影响83.1.2 FeBr3浓度对2,5-二溴-3-正己烷基噻吩的影响84. 正交实验设计94.1 正交实验结果95、小结10参考文献10致谢11摘 要以2-溴-3-正己烷基噻吩和FeCl3为原料，并将预先干燥的 CHCl3溶液移入反应瓶中，保持温度在34的条件下反应2h。将所得的产物用甲醇，丙酮进行洗涤，洗涤到丙酮为无色后，用采用核磁共振仪和质谱仪对丙酮进行分析。用同样的道理对2,5-二溴-3-正己烷基噻吩和FeBr3进行分析。所选物料的最佳条件：料液的物质的量之比为4:1，反应温度34，重复试验3次。关键词：2-溴-3-正己烷基噻吩；2，5-二溴-3-正己烷基噻吩；FeCl3；FeBr3；质谱仪；核磁共振仪。引言1. 导电聚合物的介绍 近年来，人们对3-正己烷基噻吩的研究越来越重视，聚噻吩类聚合物在我们的生活中的应用也越来越广泛，对我们的生活起巨大的推动作用。在世界上大约有四分之一的人对共轭导电聚合物的特性及合成已有了很大的兴趣。由于杉本在1986年1月首次报道了FeCl3氧化聚合的方法，此方法可在相对简单的实验装置和温和的反应条件下进行，因此在实验室和工业规模合成聚（烷基噻吩）及其衍生物中的应用非常普遍。各种类型的取代聚噻吩通过该方法也得到了广泛的研究。尽管聚（烷基噻吩）作为一种重要的导电聚合物是众所周知的，但人们对FeCl3取代的噻吩的聚合系统动力学的研究却未见报道。在本次研究过程中，我将进行FeCl3对聚噻吩的氧化动力学聚合性能的研究。2、导电聚合物的提取方法经文献调研，目前于导电聚用合物提取方法主要有：索氏萃取法、旋转蒸发法、溶剂萃取法。3、质谱仪质谱仪以离子源、质量分析器和离子检测器为核心。离子源是使试样分子在高真空条件下离子化的装置。电离后的分子因接受了过多的能量会进一步碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒子。它们在加速电场作用下获取具有相同能量的平均动能而进入质量分析器。质量分析器是将同时进入其中的不同质量的离子，按质荷比m/e大小分离的装置。分离后的离子依次进入离子检测器，采集放大离子信号，经计算机处理，绘制成质谱图。离子源、质量分析器和离子检测器都各有多种类型。质谱仪按应用范围分为同位素质谱仪、无机质谱仪和有机质谱仪；按分辨本领分为高分辨、中分辨和低分辨质谱仪；按工作原理分为静态仪器和动态仪器。4、核磁共振仪高核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域，到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术(MR)。MR是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。5、研究目的及意义在我们的生活中，燃料油中含硫化合物的含量虽然不多，但危害性很大。燃料油中的硫化物包括杂环类硫化物和非杂环类硫化物，其中杂环类硫化物中主要有噻吩、笨并噻吩和二笨并噻吩等，该类物质用传统的加氢脱硫工艺难以除去。因此用噻吩制备的分子印迹聚合物，其吸附性能和识别性能对石油产品脱除噻吩含硫物质提供了理论依据。太阳能电池也是近几年来研究的重点，在局部领域也得到了一定应用。在太阳能电池方面，无机半导体材料制作太阳能电池存在生产工艺复杂、成本高、制作过程耗能高等不足，要制备大面积的无机太阳能电池或者大规模的使用，将受到相当大程度的限制。作为聚合物太阳能电池核心的有机光伏材料具有制备工艺简单、成本低、质量轻、可弯曲和面积大等优点，进而受到各界的关注1、实验部分1.1仪器与材料LNH4/HGC-90电磁搅拌器电磁搅拌器（北京科技有限公司），TMZ9-Autoflex质谱仪（北京中西远大科技有限公司），LW-MQC核磁共振仪（北京科技有限公司）1.2试剂2-溴-3-正己烷基噻吩；2,5-二溴-3-正己烷基噻吩；甲醇 (Fisher 公司)，丙酮（深圳市源顺化工有限公司）； 2、实验方法2.1 2-溴-3-正己烷基噻吩氧化聚合性能实验2.1.1 根据参考文献，发现end group 基团被引入到噻吩中时有如下几种情况；2.1.2 在本实验中根据廖云的研究结论可以看出，随反应时间的进行，Cl在逐渐的被引入到噻吩的聚合物化学结构中，如图所示；精密称取白术内酯对照品5.0 mg，用甲醇溶解，置25 mL容量2.1.3 由以上两种情况我们可以得出Cl被引入到噻吩中，那么是怎样引入到噻吩中呢？被引入到那些位置呢？2.1.4.在氮气保护的条件下称取FeCl3(2.6g,2.6mmoile)并将预先干燥好的CHCl3(15ml)转移到反应瓶中，逐渐滴加2-溴-3-正己烷基噻吩单体（1.0g,4.1mmole）并用磁力搅拌器搅拌2h，保持温度在34。反应结束后加入100ml甲醇溶液对生成物进行处理，会有黑色沉淀产生。将黑色固体物质研细放入滤纸套内，将滤纸套转入索氏萃取器中。然后加入甲醇100ml进行洗涤，洗涤至萃取剂为无色，然后在用丙酮来萃取黑色固体至无色，最后加入CHCl3进行萃取。将所有萃取液用旋转蒸发仪对其蒸馏并称其重量。丙酮的蒸发油为0.4g，其产率为39%。低聚物的丙酮分子：Mn=1057; Mw=1271; PDI（Mw/Mn）=1.12.2 2，5-二溴-3-正己烷基噻吩氧化聚合性能实验2.2.1 根据以上2.1实验我们做了只含一个溴的噻吩的氧化聚合性能，现在我们来研究含两个溴的噻吩的氧化聚合性能。这时我们用的试剂不是FeCl3而是FeBr3,是因为Br相对于Cl来说具有更高的反应活性，能够进行聚合物的后功能处理，因此将FeBr3作为氧化剂来代替FeCl3，更有利于反应的进行。2.2.2 实验的过程和上面2.1的实验步骤大致一样，只是反应要在低温的条件下进行。2.2.3低聚物的丙酮分子：Mn=810; Mw=820; PDI（Mw/Mn）=1.01 2.3 由以上实验得到2-溴-3-正己烷基噻吩的部分质谱图，由图可以观察到end group 基团中除了Cl以外，end group 基团也被引入到了聚合物的结构中。2.4 聚合度和溴的引入的关系如图所示当聚合度n=4时，Br原子被引进有三种情况，个数分别是2,3,4；当聚合度n=5时，Br原子被引进有两种情况，个数分别是4,52.5 H在7.26.6的质谱图如下3、结果与讨论参考文献1、 R. Sugimoto, S. Takeda, H. B. Gu, and K. Yoshino, Chem. Express. 1986, 1, 635- 638.2、 J. Janata and M. Josowicz, Nat. Mater. 2003, 2, 19-24. R. Taylor, The Chemistry of Heterocyclic Compounds, John Wiley and Sons, 1986, 159-522. 3 J. Liu, N. R. Davis, D. S. Liu, and P. T. Hammond, J. Mater. Chem. 2012, 22, 15534. 4、 R. M. Kellogg, Comprehensive Heterocyclic Chemistry, Pergamon Press, 1984, 741-861. 5、H. Ritter, Desk Reference of Functional Polymers, Syntheses and Applications, American Chemical Society, 1997, 103-113. 6、 F. Jonas, G. Heywang, W. Schmidtberg, J. Heinze, M. Dietrich, U.S. Patent 5035926 (1991).L. A. P. Kane-Maguire and G. G. Wallace, Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 2545-2576. J. Roncali, Chem. Rev. 1992, 92, 711-738.A. Marrocchi, D. Lanari, A. Facchetti, and L. Vaccaro, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 8457-8474. A. Gumus, J. P. Califano, A. M. D. Wan, J. Huynh, C. A. Reinhart-King, and G. G. Malliaras, Soft Matter. 2010, 6, 5138-5142. K. Yoshino, S. Morita, and R. Sugimoto, Synthetic Met. 1992. 50, 491-497.7、 T. Olinga.; B. Franois, Synthetic Met. 1995, 69, 297-298.8、 Amou, S.; Haba, O.; Shirato, K.; Hayakawa, T.; Ueda, M.; Takeuchi, K.; Asai, M., J. Polym. Sci. A Polym. Chem. 1999, 37, 1943-1948.9、 R. S. Loewe, P. C. Ewbankl, J. Liu, L. Zhai, and R. D. McCullough, Macromolecules. 2001, 34, 4324-4333.Marie, A.; Fournier, F.; Tabet, J. C., Anal. Chem. 2000, 72, 5106-5114. 10、 T. D. McCarley, C. O. Noble, C. J. DuBois, and R. L. McCarley, Macromolecules. 2001, 34, 7999-8004.11、 P. Kovacic and N. O. Brace, J. Am. Chem. Soc. 1954, 76, 5491-5494. T. Fujimori, M. Takaoka, S. Morisawa, Environ. Sci. Technol. 2 010, 44, 1974-1979./12、 Laskin, A.; Cowin, J. P., Anal. Chem. 2001, 73, 1023-1029.13、 Bradley, M.; R