[发明专利]一种具有酸致变色性能的聚合物检测三氟乙酸浓度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有酸致变色性能的聚合物检测三氟乙酸浓度的方法，属于信息存储、电极材料与新型酸碱敏感的传感材料等技术领域并有着潜在的应用前景。

背景技术

酸致变色是近几年来发展较快的一种变色形式，是指由于pH值的不同或接触酸性或碱性气体而造成的可逆的颜色变化，具有酸致变色性能的材料称之为酸致变色材料，具有其性能的聚合物为pH或者传感器等领域的应用提供借鉴。2008年Jeong-HoKim,JaeYunJaung研究了卟啉-喹屋啉衍生物的酸致变色性能并发现不断添加三氟乙酸溶液导致化合物的紫外峰发生红移并且Q带出现了一个新峰，甲磺酸的添加导致聚合物荧光光谱发生淬灭现象，PrachiSingh,AbhishekBaheti等研究了Amine-SubstitutedBenzophenazines（氨基取代苯并吩嗪）发现虽然燃料的吸收光谱没有收到各种酸本身的影响，但是三氟乙酸的添加使喹屋啉单元发生质子化，本发明研究了以2-氨基-4,6-二氯嘧啶和2,5-二己基-1,4-苯基二硼酸乙二醇酯单体为原料合成了一种共轭程度较大的嘧啶单元和苯单元组成的共轭聚合物,并对其结构和酸致变色性能进行了探讨.

与噻吩、吡咯等富电子基团相反，由缺电子芳香环构成的聚合物一般具有还原掺杂（n-doping）以后导电率显著提高，荧光性能增强等特点。另外,设计主链上含有缺电子芳香环的，具有还原掺杂性的聚合物在聚合物电池电极材料、电化学电容器等方面具有较大的应用前景，在缺电子化合物当中，2-氨基嘧啶是一种典型的缺电子芳香杂环化合物，具有广泛的生理活性并在有机发光，光伏电池等领域有一定的应用，虽然含有嘧啶环聚合物的研究一直没有间断过，但是由嘧啶单元和苯单元组成的共轭聚合物的研究尚鲜见报道，作电极材料是含嘧啶杂环类共轭聚合物主要的应用之一，在发达国家以全聚合物材料作电池的应用研究取得了一定的进展，由缺电子基团构成的聚合物能够进行n型掺杂，可以作聚合物电池负极材料，n型电池的电解液用量少，容易精密化，由缺电子芳香环与富电子芳香环组成的电荷移动型共轭聚合物同时具有p、n两型的掺杂性能，而且通过选择性的改变各聚合单元可设计出具有不同特性的功能聚合物。因此在π-共轭聚合物的研究中,电荷转移型(CT-Type)聚合物及其电极行为的研究成为重要发展方向，电荷转移型共聚物是指由缺电子单元和富电子单元组成的一类共轭聚合物，在电荷转移力的作用下，富电子单元的电子云偏向于缺电子单元、共聚物分子内的电荷发生转移，使单元之间相互作用增加,提高共聚物的共轭程度，这样就可以得到基态和激发态能量差较低的窄带能隙（lowbandgap）共轭聚合物.

本发明通过化学方法，利用卤化物与金属钯催化的有机硼化合物之间的Suzuki偶联反应成功合成了具有良好的导电性能和较好的溶解性能的主链含2-甲基嘧啶与苯的新型共轭聚合物并着重讨论了聚合物的嘧啶单元取代基和苯交替单元对聚合物酸致变色性能的影响.

与其他嘧啶类聚合物相比，此类聚合物在常用有机溶剂中具有一定的溶解性。聚合物光学性能测试结果表明：该聚合物在氯仿溶液中的紫外可见吸收光谱在319nm处出现最大吸收峰，聚合物的氯仿溶液存在酸致变色现象，随着三氟乙酸浓度的增加，共聚物原来的吸收峰的强度不断降低，并且出现了一个新的吸收峰，UV—Vis吸收峰发生红移；在酸性介质中，聚合物荧光强度随着酸浓度的增加逐渐减低，表明聚合物在酸性溶剂中具有荧光淬灭现象。

发明内容

本发明用2-氨基-4,6-二氯嘧啶和2,5-二己基-1,4-苯基二硼酸乙二醇酯单体，以Pd(PPh3)4为催化剂，采用¹H-NMR、¹³CNMR、红外光谱、紫外光谱、荧光光谱等测试手段，成功的实现了此聚合物的合成并对其结构进行表征，探讨其独特的酸致变色性能并确认最低响应酸浓度.