《卟啉化聚醯亞胺納米纖維膜製備及其氣敏性能研究》是依託浙江大學，由吳健擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：卟啉化聚醯亞胺納米纖維膜製備及其氣敏性能研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：吳健
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
卟啉衍生物的大環π電子離域體系賦予其獨特的光電、仿生、催化和敏感等性能，將其與聚醯亞胺優異的耐熱、耐化學穩定性相結合，製備卟啉化聚醯亞胺納米材料，在新型耐高溫、抗化學及環境變化感測功能材料的創新上具有突出的優勢。本課題擬製備系列二胺基金屬卟啉，以其作為二胺單體合成金屬卟啉化聚醯亞胺，套用靜電紡絲技術製備其納米纖維膜；調節聚合物鏈結構，篩選出若干具有優異綜合性能的納米纖維膜進行氣敏性能研究，系統分析所製備的納米纖維光物理性能與氣體種類及進樣量之間的定性定量關係。通過本課題的研究，系統闡明卟啉分子結構、金屬元素種類、單體投料比和投料方式等對卟啉化聚醯亞胺分子量、卟啉含量及分布的影響規律；揭示聚合物化學結構和序列結構、卟啉及金屬卟啉含量、納米尺度和形貌與纖維膜氣敏性能之間的相互關係，為卟啉化聚醯亞胺納米纖維膜用於惡劣環境中的氣體檢測提供理論指導和技術基礎，豐富功能高分子材料科學的研究內涵。
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結題摘要
卟啉衍生物的大環π電子離域體系賦予其獨特的光電、仿生、催化和敏感等性能，將其與聚醯亞胺優異的耐熱、耐化學穩定性相結合，製備卟啉化聚醯亞胺納米材料，在新型耐高溫、抗化學及環境變化感測功能材料的創新上具有突出的優勢。本課題合成了卟啉化聚醯亞胺、研究了卟啉化聚醯亞胺納米纖維膜的靜電紡絲法製備、探討了其在腐蝕性和有機揮發性氣體及重金屬離子檢測中的套用基礎，取得如下主要結果: [1] 最佳化合成了5,15-二氨基四苯基卟啉(trans-DATPP)、5,10-二氨基四苯基卟啉(cis-DATPP)和5,10-二氨基四苯基鋅卟啉(cis-ZnDATPP)三種二氨基卟啉；[2] 以DATPP為二胺單體與均苯四酸二酐(PMDA)、3,3’,4,4’-二苯甲酮四酸二酐(BTDA)和4,4’-六氟異丙基-鄰苯四酸二酐(6FDA)共聚，獲得了一系列卟啉化的聚醯亞胺；[3] 通過改變一系列紡絲參數，系統考察了卟啉化聚醯亞胺的靜電紡，製備了平均直徑為350nm的納米纖維膜，雷射共聚焦顯微鏡結果顯示，在特定的激發波長下，納米纖維膜表面發出均勻的紅色螢光，證明卟啉單元鏈節均勻分布於聚合物鏈中，克服了卟啉小分子聚集所造成的螢光猝滅現象；[4] 發現卟啉含量為10％的6FDA類卟啉化聚醯亞胺納米纖維膜可用於氯化氫氣體的比色/螢光與可視化檢測；[5] 卟啉化聚醯亞胺納米纖維膜也可用於水溶液中汞離子(Hg2+)的檢測，發現該納米纖維膜顯示出對Hg2+特殊的選擇性識別作用，計算機模擬分析表明，Hg2+與卟啉和亞胺結構獨特的相互作用方式，使得卟啉化聚醯亞胺納米纖維膜對Hg2+的檢測具有高靈敏度及高選擇性；[6] 基於鋅卟啉與含氮物質特殊的相互作用，可將鋅卟啉化聚醯亞胺納米纖維膜套用於氨氣、吡啶、三乙胺和乙醇胺的檢測，發現纖維膜對不同氣體表現出不同的顏色回響，且可見吸收光譜上也有相應體現；[7] 由於鋅卟啉與缺電子芳香族化合物有較強的結合能力並形成電子“給體-受體”體系，鋅卟啉化聚醯亞胺納米纖維膜的螢光能被三硝基甲苯(TNT)蒸氣快速及有效地猝滅，10秒內螢光猝滅率可達63%，100秒時螢光幾乎被完全猝滅；[8] 從分子水平上考察了卟啉化聚醯亞胺納米纖維膜與被檢測物質的相互作用，採用表面等離子共振測定了卟啉化聚醯亞胺納米纖維膜與各種被檢測物的結合常數，為檢測機理提供了定量依據。
