二茂铁聚合物

《二茂铁功能化卟啉-富勒烯轴向聚合物的合成与性质研究》篇一一、引言随着纳米科技和材料科学的快速发展，新型的有机功能材料在众多领域中展现出巨大的应用潜力。

其中，二茂铁功能化卟啉-富勒烯轴向聚合物因具有独特的光电性质、催化活性以及优异的热稳定性能等特性，已成为近年来研究的重要对象。

本论文以二茂铁功能化卟啉-富勒烯轴向聚合物为研究对象，重点研究其合成方法和性质特点。

二、合成方法1. 实验材料在合成二茂铁功能化卟啉-富勒烯轴向聚合物的过程中，我们需要用到二茂铁、卟啉衍生物、富勒烯等主要原料，以及一些常见的有机溶剂和催化剂。

2. 合成步骤（1）二茂铁基卟啉的合成：通过二茂铁与卟啉衍生物在适当的溶剂中进行亲核加成反应，形成二茂铁基卟啉化合物。

（2）二茂铁功能化富勒烯轴向聚合物的合成：在无氧无水的环境下，将富勒烯与上一步合成的二茂铁基卟啉进行反应，通过轴向配位的方式形成二茂铁功能化卟啉-富勒烯轴向聚合物。

三、性质研究1. 结构表征我们通过核磁共振（NMR）、质谱（MS）和紫外可见光谱（UV-Vis）等方法对合成的二茂铁功能化卟啉-富勒烯轴向聚合物进行结构表征，验证了其结构的正确性。

2. 光电性质研究该聚合物具有优异的光电性质，我们在室温下测试了其光吸收和光发射性能。

结果表明，该聚合物在可见光区域有明显的光吸收峰，并具有较高的荧光量子产率。

此外，我们还研究了其电导率，发现该聚合物具有较好的导电性能。

3. 催化活性研究该聚合物还具有较高的催化活性，可以应用于有机化学反应中。

我们以一些典型的有机反应为研究对象，考察了该聚合物的催化性能。

实验结果表明，该聚合物在有机反应中具有较好的催化效果。

四、结论本研究成功合成了二茂铁功能化卟啉-富勒烯轴向聚合物，并对其结构、光电性质及催化活性进行了深入研究。

实验结果表明，该聚合物具有优异的光电性质和较高的催化活性，有望在光电器件、有机太阳能电池、催化剂等领域得到广泛应用。

本研究的成果为进一步开发和应用该类聚合物提供了重要的理论依据和实验基础。

二茂铁基化合物和二茂铁基聚合物及其接枝碳材料的合成、表征及应用研究的开题报告一、研究背景二茂铁是一种重要的金属有机化合物，由于其独特的电子性质和结构特征，在许多领域拥有广泛的应用前景。

其中，二茂铁基化合物和二茂铁基聚合物是常见的二茂铁衍生物，具有良好的电化学活性、光学性能和热稳定性，在材料、催化、自组装等领域均有广泛的研究。

另外，接枝碳材料也是当前研究的热点之一，其具有优良的力学性能、化学稳定性和导电性能，已经广泛应用于电化学储能、传感器、催化剂等领域中。

二、研究内容与目标本研究拟通过化学合成法制备二茂铁基化合物和二茂铁基聚合物，并将其接枝在不同的碳材料上，探究其在电化学储能、传感器和催化剂等领域中的应用。

1. 合成二茂铁基化合物和二茂铁基聚合物利用Grignard反应、还原偶联反应等化学反应，合成出不同结构的二茂铁基化合物和二茂铁基聚合物，优化反应条件，控制产物组成和结构。

2. 接枝在碳材料上将合成的二茂铁基化合物和二茂铁基聚合物接枝在不同的碳材料上，如碳纳米管、氧化石墨烯等，考察接枝效果并进行表征。

3. 应用研究探究接枝后的二茂铁基化合物和二茂铁基聚合物在电化学储能、传感器和催化剂等领域中的应用效果。

在此基础上，对其应用场景进行进一步分析和优化。

三、研究方法与步骤1. 合成二茂铁基化合物和二茂铁基聚合物通过Grignard反应合成二茂铁基烷基、二茂铁基芳基等基团，通过还原偶联反应合成二茂铁基聚合物。

优化反应条件，通过质谱、核磁共振等手段对产物进行表征。

2. 接枝在碳材料上将合成的二茂铁基化合物和二茂铁基聚合物通过化学修饰的方法接枝在碳材料表面。

通过红外光谱、扫描电子显微镜等手段对接枝效果进行表征。

3. 应用研究将接枝后的材料应用于电化学储能、传感器和催化剂等领域中，通过循环伏安法、原子力显微镜等手段对其性能进行测试和分析。

四、预期成果本研究拟合成出不同结构的二茂铁基化合物和二茂铁基聚合物，并成功将其接枝在碳材料表面，实现了材料结构的控制和优化。

二茂铁/二苯胺导电聚合物的合成与制备李明达，郭志仪，郭文新，荣立德，韩玉香，王辛(哈尔滨理工大学材料科学与工程学院，哈尔滨150080)摘要：二茂铁是由铁原子与2个环戊二烯环成键形成，是具有芳香性的高电子系统和相应尺寸的夹心构造。

文中主要研究二茂铁/二苯胺导电聚合物的合成及其复合材料的结构特点,预期将二茂铁/二苯胺复合材料作为正极材料能够改善锂离子电池在快速充放电、电池容量和倍率等方面的性能。

关键词：二茂铁;聚苯胺；化学氧化法；导电聚合物中图分类号:TM911文献标志码:A文章编号：1002-2333(2021)05-0020-03 Synthesis and Preparation of Ferrocene/Diphenylamine Conductive PolymerLI Mingda,GUO Zhiyi,GUO Wenxin,RONG Lide,HAN Yuxiang,WANG Xin(School of Materials Science and Engineering,Harbin University of Science and Technology,Harbin150080,China)Abstract:Ferrocene has aromatic high electron system and corresponding sandwich structure,which is formed by iron atom and two cyclopentadiene rings.This paper mainly studies the synthesis of ferrocene/diphenylamine conductive polymer and the structural characteristics of the composite.It is expected that the ferrocene/diphenylamine composite as cathode material can improve the excellent performance of lithium-ion battery in the aspects of rapid charge-discharge performance and rate performance.Keywords:ferrocene;diphenylamine;oxidation;conductive polymer0引言二茂铁又称环戊二烯基铁(Ferrocene),它是金属茂基配合物,是由铁原子与2个环戊二烯环成键形成,包括芳香性的高电子系统和相应尺寸的夹心构造，化学式为Fe(C5H5)2°二茂铁中的Fe周围共有36个电子,这使其具有较好的化学稳定性和氧化还原性［1］°同时,二茂铁及其衍生物的特殊结构使其具有良好的热稳定性、高度的富电子体系、较高的反应活性，以及化学性质稳定、氧化还原可逆、电子传输速率快等特性［2-3］。

二茂铁基聚合物
引言
二茂铁基聚合物是一类具有特殊结构的聚合物材料，其分子中包含有二茂铁基团。

二茂铁基团是由一个茂环和一个铁原子组成的，具有独特的电子结构和化学性质。

二茂铁基聚合物因其优异的性能在材料科学领域引起了广泛的关注和研究。

本文将对二茂铁基聚合物的合成方法、结构特点以及应用领域进行全面、详细、完整和深入的探讨。

二茂铁基聚合物的合成方法
传统合成方法
1.金属有机框架合成法
2.溶液聚合法
3.气相聚合法
新兴合成方法
1.原子层沉积法
2.电化学聚合法
3.水热合成法
二茂铁基聚合物的结构特点
茂环结构
1.茂环的电子结构
2.茂环的稳定性
铁原子
1.铁原子的化学性质
2.铁原子的配位环境
聚合物链结构
1.聚合物链的排列方式
2.聚合物链的相互作用
二茂铁基聚合物的应用领域
电子器件
1.二茂铁基聚合物的导电性
2.二茂铁基聚合物的半导体性能
光电器件
1.二茂铁基聚合物的光吸收性能
2.二茂铁基聚合物的光电转换效率
传感器
1.二茂铁基聚合物的敏感性
2.二茂铁基聚合物的选择性
催化剂
1.二茂铁基聚合物的催化活性
2.二茂铁基聚合物的稳定性
结论
二茂铁基聚合物是一类具有特殊结构的聚合物材料，其合成方法多样，结构特点独特，应用领域广泛。

二茂铁基聚合物在电子器件、光电器件、传感器和催化剂等领域具有巨大的潜力。

随着研究的深入，相信二茂铁基聚合物会在未来的科学研究和工业应用中发挥重要作用。

RAFT聚合制备二茂铁聚合物及表征杨梅;孙润军【摘要】通过改性三硫酯合成可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合试剂(DDAT-F127-DDAT),以二茂铁甲酸为原料通过酯化反应制备了新型可聚合的二茂铁单体2-(甲基丙烯酰氧基)乙基二茂铁羧酸酯(FcMA)以及聚合物PFcMA.再以FcMA为单体,以DDAT-F127-DDAT为RAFT链转移剂通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合技术合成新型二茂铁-F127嵌段聚合物P(Fc-MA-F127-FcMA).利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、凝胶色谱法(GPC)、热重分析(TGA)、DTG分析和差示扫描量热(DSC)以及溶解性测试对聚合物进行表征.结果表明,三硫酯被F127成功改性为新型RAFT试剂,合成的二茂铁聚合物P(FcMA-F127-FcMA)的分子量为2.4×104,分子量分布为2.12;P(FcMA-F127-FcMA)在氮气气氛中具有较高的热稳定性,分解温度为400℃～450℃之间;此外,P(FcMA-F127-FcMA)在四氢呋喃、氯代甲烷和酯类溶剂中具有很好的溶解性.【期刊名称】《西安工程大学学报》【年(卷),期】2018(032)005【总页数】6页(P507-512)【关键词】二茂铁聚合物;可逆加成-断裂链转移法;可逆加成-断裂链转移试剂;溶解性【作者】杨梅;孙润军【作者单位】西安工程大学纺织科学与工程学院,陕西西安710048;西安工程大学纺织科学与工程学院,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】T3240 引言含功能基聚合物的合成是现代高分子化学领域中最重要的研究方向之一．二茂铁基聚合物是最典型的金属有机聚合物之一并且是一类新型的功能聚合物[1],由于二茂铁结构独特,从而使含二茂铁基的聚合物具有独特的氧化-还原[2],催化性以及优良的电化学响应性[3],可以作为陶瓷前驱体[4]、光响应器件材料等[5].其在电化学[6-8]、生物医学[9-10]、电磁学及光学等领域[11]具有广阔应用前景和重要的基础理论研究价值[12-14].所以开发新型二茂铁基聚合物具有重要的价值及意义．可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)作为一种重要的活性/可控自由基聚合方法[15],因对可聚合单体的广泛适应性而备受关注．以活性聚合法可以精确设计分子结构,并调控聚合物分子量分布和制备功能性含二茂铁聚合物[16-17]．近年来,越来越多的科研工作者致力于开发新型二茂铁基聚合物,文中采用聚乙二醇三嵌段聚合物F127改性三硫酯(DDAT)得到一种具有一定端基功能团且合成过程较简单的可逆加成-断裂链转移剂(DDAT-F127-DDAT),以二茂铁甲酸为主要原料通过酯化反应制备了新型高产率的可聚合的二茂铁单体(FcMA)及相应聚合物PFcMA.然后通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合技术,制备新型二茂铁-F127嵌段聚合物即P(FcMA-F127-FcMA),并对其分子量、分子量分布、溶解性以及热性能进行表征．1 实验1.1 试剂与仪器1.1.1 试剂二茂铁甲酸(98%)(天津希恩思生化科技有限公司);甲基丙烯酸羟乙酯HEMA(分析纯AR)(国药集团化学试剂有限公司);4-二甲氨基吡啶(DMAP)(化学纯)(萨恩化学技术(上海)有限公司);N,N′-二环己基碳二亚胺(DCC)(化学纯)(国药集团化学试剂有限公司);F127(国药集团化学试剂有限公司);十二烷基硫醇(C12H25SH)(化学纯)(国药集团化学试剂有限公司);三辛基甲基氯化铵(天津希恩思生化科技有限公司);1-乙基-3-(3-二甲氨基并基)——碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)(天津希恩思生化科技有限公司).1.1.2 仪器六联磁力搅拌器(HJ-6)(上海良平仪器仪表有限公司);旋转蒸发仪(RE-52AA)(上海亚荣生化仪器厂)柱层析装置(北京科伟永兴仪器有限公司);真空干燥箱(DZF-6050) (上海豫康科教设备有限公司);氮气瓶(上海减压器厂有限公司);循环水多用真空泵(SHB-3)(郑州杜甫仪器厂).1.2 聚合物的合成1.2.1 三硫酯(DDAT)的制备室温下,将适量的十二烷基硫醇、丙酮和三辛基甲基氯化铵Aliquot336在250 mL的单口烧瓶中混合,并在氮气保护下冷却至10 ℃左右．而后将定量的50%的氢氧化钠溶液,控制在20 min以上滴加到单口烧瓶中，持续搅拌15 min左右,溶液呈乳白色.而后将少量的丙酮和二硫化碳的混合溶液以一定速度滴加到单口烧瓶中,溶液变成橙黄色．随后在混合液中分批加入少量三氯甲烷,溶液变成蛋黄色．室温下反应12 h．后将混合溶液倒入烧杯中,加入约150 mL水,然后加入少量的浓HCl酸化,在通风橱中通过磁力搅拌器进行剧烈搅拌以促使丙酮蒸发,用布氏漏斗收集固体,滤出不溶的淡黄色固体,为化合物DDAT(产率为81.5%)．其反应方程式为1.2.2 RAFT大分子试剂(DDAT-F127-DDAT)的制备室温下,将F127和DDAT、EDC·HCl以一定比例混合,然后加入少量的DMAP并溶解在大概50 mL的CH2Cl2中，加入装有磁力搅拌器的100 mL单颈圆底烧瓶中,在氮气气氛搅拌均匀后,在室温下再搅拌约48 h,然后通过旋转真空仪进行真空浓缩得到固体物质,将固体物质通过极少量的二氯甲烷进行溶解并在正己烷中沉淀两次,室温下真空干燥约24 h，得到浅黄色固体(产率为76.8%),反应方程式为1.2.3 二茂铁可聚合单体(FcMA)的制备室温下,将适量的二茂铁甲酸,2-羟乙基甲基丙烯酸酯,少量的4-(二甲氨基)吡啶(DMAP)和定量的二氯甲烷溶解于单口烧瓶中,然后在冰浴中冷却．0 ℃条件下,将少量的N,N′-二环己基碳二亚胺(DCC)溶解于适量的二氯甲烷溶液中,通过注射器将其加入单口烧瓶中并搅拌均匀，反应24 h．将反应混合物通过旋转真空仪进行真空浓缩,得到粗品．然后利用硅胶柱层析法进行分离提纯．将提纯后的物质放入真空干燥箱干燥 24 h,温度控制在25 ℃～30 ℃之间．得到产物为橙黄色固体 FcMA(产率为91%),反应方程式为取少量的FcMA与游离引发剂α-溴异丁酸乙酯共混反应,将所得产物溶解在二氯甲烷中稀释出去残余的催化剂,在正己烷中进行沉淀分离真空干燥后得到聚合物PFcMA(产率为90.4%)．1.2.4 二茂铁聚合物P(FcMA-F127-FcMA)的制备室温下,将适量的DDAT-F127-DDAT、FcMA、AIBN和少量的THF加入到50 mL反应管中,在65 ℃左右的恒温水浴锅中反应12 h,将其骤冷,并在正己烷中沉淀过滤数次后在真空下干燥.为除去其他杂质,将干燥的固体溶解在蒸馏水中,并转移到透析管中,透析后,将产物利用旋转蒸发器浓缩,在真空下干燥,最后获得固体产物(产率为54.8%),反应方程式为1.3 表征与测试1.3.1 傅里叶红外吸收光谱(FT-IR) 将产物DDAT、DDAT-F127-DDAT、FcMA以及P(FcMA-F127-FcMA)采用Nicolet IR型傅里叶红外光谱仪进行测定各产物的红外光谱图,KBr压片法,波数范围为500～4 000 cm-1,分辨率为4 cm-1,每个样品扫描32次,并确定各产物的结构．1.3.2 凝胶色谱(GPC) 采用凝胶色谱法测定二茂铁聚合物的分子量和分子量分布.GPC分析系统包括双元泵、示差折光检测器以及凝胶柱.以四氢呋喃(THF)为溶剂,苯乙烯为标样．1.3.3 示差扫描热量热法(DSC) 用德国耐驰STA 499 F3示差扫描量热仪在氮气气氛,流速为60 mL/min的条件下测定P(FcMA-F127-FcMA)的熔融转变温度Tm．1.3.4 热重(TG) 在TA公司TGAQ500型仪器上测定P(FcMA-F127-FcMA)的热分解行为,设定温度为25 ℃～600 ℃,升温速度为20 ℃/min,氮气气氛,流速为50 mL/min．1.3.5 FcMA、PFcMA以及P(FcMA-F127-FcMA)的溶解性将FcMA、PFcMA以及FcMA-F127-FcMA采用蒸馏水、四氢呋喃、二氯甲烷、丙酮、甲醇等溶剂来进行溶解,研究其在各溶剂中的溶解性．2 结果与讨论2.1 FTIR分析图1为DDAT和DDAT-F127-DDAT的红外光谱图.由图中可以看出,在DDAT谱图中,2 973 cm-1处的吸收峰是O—H的伸缩振动,1 466 cm-1是C—H的面内伸缩振动,1 058 cm-1是C—O的伸缩振动,823 cm-1是C—H的面外伸缩振动;而在DDAT-F127-DDAT的IR谱图中,O-H的伸缩振动峰由于F127改性后,分子结构的稳定性增加,吸收峰向低频移动,移至2 896 cm-1处,1 247 cm-1处为酯基—CO—的特征吸收峰;1 146.29 cm-1～1 060.27 cm-1区域内出现的峰是典型的—C—O—C—的特征吸收峰.由此可以推断出DDAT被F127成功改性为DDAT-F127-DDAT．图 1 DDAT和DDAT-F127-DDAT的图 2 FcCOOH,FcMA和P(FcMA-F127-FcMA) 红外谱图的红外光谱图 Fig.1 The infrared spectra of DDAT and Fig.2 The infrared spectra of FcCOOH, FcMA DDAT-F127-DDAT and P (FcMA-F127-FcMA)图2为是FcCOOH、FcMA和FcMA-F127-FcMA的红外光谱图.在FcCOOH光谱中,1 651 cm-1是环戊二烯CC伸缩振动,1 472 cm-1是环戊二烯的不饱和C—H面内弯曲,1 141 cm-1和924 cm-1处的吸收峰为环戊二烯的不饱和C—H的面外伸缩振动;在FcMA谱图中3 394 cm-1处出现的峰是二茂铁基中环戊二烯的不饱和C—H的伸缩振动，在2 898.05 cm-1左右处两个弱峰的产生是由于二茂铁环上的甲基—CH3和乙基—CH2—的伸缩振动，在1 659 cm-1处的峰是由于与CC双键相连的酯基—CO—的伸缩振动产生的;在FcMA-F127-FcMA的红外光谱图中,曲线在2 837 cm-1处出现的峰是由于二茂铁环上C—H的伸缩振动产生的,1 708 cm-1为—CO—的伸缩振动峰,1 104 cm-1是—C—O—C的特征吸收峰,950 cm-1和836 cm-1处的吸收峰是环戊二烯的不饱和C—H的面外伸缩振动.由此可得出特征峰与目标产物的结构一致．2.2 凝胶色谱(GPC)分析聚合物的分子量和分子量是高分子合成的重要研究内容,是影响聚合物性能的重要因素.采用凝胶色谱法测定合成的二茂铁聚合物PFcMA和FcMA-F127-FcMA的分子量,结果见表1．由表1可以看出,PFcMA的分子量为1.5×104,分子量分布为1.05,二茂铁嵌段聚合物P(FcMA-F127-FcMA)的分子量为2.4×104,分子量分布为2.12.本研究合成的新型二茂铁聚合物分子量和分子量的测定为后期二茂铁聚合物的应用及性能研究具有一定的参考价值．表 1 合成的二茂铁聚合物的分子量和分子量分布Table 1 Molecular weight and molecular weight distribution of the synthesized ferrocene polymer聚合物Mw/(g·mol-1)Mn/(g·mol-1)PDI(Mw∶Mn) PFcMA1.58×1041.5×1041.05P(FcMA-F127-FcMA)5.09×1042.4×1042.122.3 TGA和DTG分析P(FcMA-F127-FcMA)的TGA和DTG的分析结果如图3．由图3可看出,P(FcMA-F127-FcMA)在氮气气氛中热稳定较好,由DTG曲线可见P(FcMA-F127-FcMA)只有一个热分解峰,在接近400 ℃左右开始分解,在500 ℃分解完全,由TGA曲线表明,P(FcMA-F127-FcMA)在400 ℃～450 ℃之间的失重率是70%左右,在450 ℃以上基本恒重,残重率为20%．2.4 DSC分析图 3 P(FcMA-F127-FcMA)的TGA和DTG曲线图 4 P(FcMA-F127-FcMA)的DSC图 Fig.3 The TGA and DTG curves of P (FcMA-F127-FcMA) Fig.4 DSC curve of P (FcMA-F127-FcMA)P(FcMA-F127-FcMA)的DSC分析结果见上图4．由图4可见,P(FcMA-FcMA-FcMA)的玻璃化转变温度Tg低于40 ℃,熔点Tm为62.4 ℃,表明P(FcMA-FcMA-FcMA)具有一定的结晶度.由于测试仪器性能限制,无法准确得知精确的Tg,但有相关文献[18]报道,其玻璃化转变温度在25 ℃～35 ℃之间．2.5 FcMA、PFcMA以及P(FcMA-F127-FcMA)的溶解性能对于二茂铁可聚合单体FcMA和二茂铁聚合物FcMA-F127-FcMA,在其应用过程中,溶解性是一个很重要的影响因素.利用四氢呋喃(THF)、二氯甲烷(DCM)、三氯甲烷(MSDS)、丙酮(CP)、甲醇(IPA)、异丙醇(IPA)、蒸馏水(DW)、乙酸乙烯酯(EAC)以及丙烯酸丁酯(BA)9种常见溶剂对聚合物进行溶解，溶剂对其的溶解性结果见表2．表 2 FcMA和FcMA-F127-FcMA的溶解性Table 2 The Solubility of FcMA and FcMA-F127-FcMA in solvent聚合物溶剂THFDCMMSDSCPDWMTIPAEACBA FcMA×●● PFcMA●×●● P(FcMA-F127-FcMA)×●●注:√ 代表快速溶解,●代表缓慢溶解,×代表不溶解由此可得FcMA在四氢呋喃、氯代甲烷、酮类和酯类溶剂中具有很好的溶解性，在醇类溶剂中具有较好的溶解性，在蒸馏水中不溶解．而P(FcMA-F127-FcMA)在四氢呋喃、氯代甲烷和酯类溶剂中具有很好的溶解性，在丙酮中具有较好的溶解性,在醇类溶剂中缓慢溶解，在蒸馏水中不溶解.这为后期二茂铁聚合物的进一步开发应用,例如自组装过程中溶剂的选择、涂覆成膜以及注塑过程中的溶解问题提供一定的理论依据．3 结论(1) 通过酯化反应和柱层析法合成新型二茂铁可聚合单体FcMA以及相应聚合物PFcMA,合成过程简单,产率高且产物纯度高;(2) 利用活性聚合中的RAFT聚合技术制备了新型的二茂铁基嵌段聚合物P(FcMA-F127-FcMA),该聚合物的分子量为2.4×104,分子量分布为2.12;且该聚合物在有机溶剂中具有良好的溶解性;(3) 通过TGA、DTG以及DSC分析结果表明P(FcMA-F127-FcMA)具有很好的热稳定性,耐热温度在400 ℃左右．参考文献(References):【相关文献】[1] FUKINO T,JOO H,AIDA T.Manipulation of discrete nanostructures by selective modulation of noncovalent forces[J].Science,2014,344(2):499-50.[2] WANG X J,WANG L,WANG J J.Study on the electrochemical behavior ofpoly(ferrocenylsilane) films[J].Journal of Physical Chemistry,2004,108(18):5627-5633. 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二茂铁聚合物的合成与应用21407292 张同伟（大连理工大学精细化工国家重点实验室辽宁大连 116000 ）摘要：双环戊二烯与一个亚铁离子形成夹心状分子结构赋予二茂铁许多优良性能。

二茂铁基聚合物制备工艺成为了二茂铁及其衍生物研究的热点，其制备的功能材料可应用于电化学、光学材料以及生物材料等多个领域。

本文研究聚二茂铁二甲基硅烷的基本合成方法，并对聚二茂铁的应用进行了分析。

关键词：聚二茂铁；阴离子ROP；应用1951年自二茂铁发现以来，其独特的夹心结构和芳香性，引起了人们极大地兴趣，它既包含了环戊二烯结构还有铁原子进行配位。

二茂铁中铁原子周围电子总数为18个，有较好的稳定性；分子结构中双环戊烯属于非苯系芳香环，因此可发生亲电取代等多种化学反应，且活性强于苯系物质，考虑到体系内既含有金属元素以及可以自由离域的自由电子，那么二茂铁应该有比较优异的电学性能、磁学性能，联想到日本化学家白川英树先生[1]在聚乙炔化合物导电性能的深入研究并取得巨大成就，具有导电性的聚合物的出现大大拓展了聚合物的应用范围，因此我们也可以研究二茂铁聚合物的合成及性能。

早在50～60年代就有科学家对此进行研究，但一直没有找到合适的单体及相关催化剂进行有效的聚合，因此多采用缩聚的方式生产二茂铁聚合物，但由此得到的聚合物分子量较低（Mn<2000），并没有体现出二茂铁的优良性能。

1992年，加拿大的Manners领导[2]的小组创造性的提出了热引发开环聚合10的二茂铁硅烷（PFS）,开创（Ring-Opening Polymerization ,ROP）第一次合成了Mn>5了二茂铁聚合的新时代。

经过不断研究发展，逐渐形成了多种聚合方式，主要有热引发ROP、阴离子引发ROP、过渡金属催化ROP、亲核试剂辅助ROP等，下面将进行详细介绍。

1制备方法[3]1.1热引发开环聚合（ROP ）热引发法聚合工艺是获得线性高分子量的二茂铁基聚合物较为常用的一种工艺手法，如下图所示，热引发开环聚合二茂铁高聚物的合成方法。

二茂铁聚合物耐热性与结构的关系摘要：二茂铁基在有机物耐热材料中有重要作用，综述了二茂铁聚合物耐热性与结构的关系并展望其今后的发展方向。

关键字：二茂铁聚合物。

前言二茂铁在470℃的高温下仍有十分稳定的特性，在聚合物中引入二茂铁基后能提高聚合物的耐热性，但却很难获得耐热性高达500℃以上的二茂铁聚合物。

由于聚合物结构中主联合侧链上取代基的极性，体积以及大分子间的的相互作用等因素都能影响到聚合物的耐热性。

1.主链上价键类型和取代基性质的影响主链上含易旋转的C—C单键的数目越多，二茂铁聚合物的软化点和熔点就越低。

例如，1,1’-二茂铁二甲酰氯与二胺通过界面缩聚反应制成的聚1,1’-二茂铁二甲酰二胺的软化点随着主链中的亚甲基树木的增加而降低。

主链中靠近季碳原子和叔碳的原子的键容易断裂。

具有这种结构的二茂铁有机聚合物的耐热性就差。

例如，聚乙烯二茂铁和聚乙丙烯基二茂铁相比，前者的T s=150℃，后者只有120℃.重键本身不能旋转，但孤立双键中的σ键能量较低，因此，含孤立双键的金属有机聚合物的耐热性较差。

例如，含18%（摩尔分数）二茂铁的共聚物，T g=30℃，而母体聚合物——聚丁二烯的玻璃化温度（T g=-91℃）。

两者的T g相差达121℃。

说明二茂铁基对共聚物的T g影响很大。

若二茂铁聚合物中含有共轭重键，则其耐热性相当高。

当主链上含有极性基时，分子的刚性增加。

2.主链上杂原子的影响通常，T g、T m高的聚合物，其分解温度T d也高。

大分子链中的弱键，例如，键离解能较低的含杂原子的C—O键（364kJ mol）、C—N键（343kJ mol），它们的存在使二茂铁基有机聚合物容易在热、氧或其他因素的影响下发生键的断裂。

因此，这类二茂铁基有机聚合物的软化点都相当低、若主链上含有苯基，则能提高二茂铁基有机聚合物的软化点。

同样，据二茂铁苯并咪唑的N—H键的键离解能很低（75kJ mol），比一般的N—H键（352kJ mol）低得多，因此，其耐热性也较差。

二茂铁衍生物生物材料
二茂铁衍生物是一类重要的有机金属化合物，它们由二茂铁基团和其他有机基团组成。

二茂铁衍生物具有较好的稳定性、光学和电学性质，因此被广泛应用于生物材料的研究和应用中。

一种常见的二茂铁衍生物是二茂铁乙烯基甲酸酯(Ferrocenemethanol)，它是一种具有镇痛和抗炎活性的化合物。

研究显示，添加二茂铁乙烯基甲酸酯的生物材料具有较好的生物相容性，可用于药物传递和组织工程。

另一个重要的二茂铁衍生物是二茂铁丙烯酸酯(Ferrocenemethacrylate)，它是一种常用的功能单体。

通过聚合
反应，二茂铁丙烯酸酯可以与其他单体共聚，形成具有特殊电学、磁学和生物活性的聚合物材料。

这些聚合物材料可用于电极、生物传感器、药物传递系统等领域。

此外，二茂铁衍生物还可以与生物大分子如蛋白质、DNA等
发生特殊的相互作用，从而形成具有特殊功能的生物材料。

例如，二茂铁衍生物可以与DNA结合并发生电子传递，可用于DNA传感器和DNA修饰。

综上所述，二茂铁衍生物作为一类具有特殊性质的有机金属化合物，可用于生物材料的研究和应用中，包括药物传递系统、组织工程、电极材料、生物传感器等领域。

《二茂铁功能化卟啉-富勒烯轴向聚合物的合成与性质研究》篇一一、引言近年来，二茂铁功能化卟啉-富勒烯轴向聚合物作为一种新型的有机光电材料，在光、电、磁等多领域具有广阔的应用前景。

此类材料结合了二茂铁、卟啉以及富勒烯等特殊结构，能够提供优异的物理化学性质，使得其成为当前研究的热点。

本文旨在研究二茂铁功能化卟啉-富勒烯轴向聚合物的合成方法及其性质，为进一步的应用提供理论支持。

二、合成方法1. 材料选择与预处理首先，选择合适的二茂铁、卟啉和富勒烯作为原料。

对原料进行纯化处理，以消除杂质对合成过程的影响。

2. 合成步骤（1）二茂铁与卟啉进行功能化反应，形成二茂铁功能化卟啉；（2）将富勒烯与上一步得到的二茂铁功能化卟啉进行轴向聚合反应，形成二茂铁功能化卟啉-富勒烯轴向聚合物。

三、结构表征与性质研究1. 结构表征利用核磁共振（NMR）、红外光谱（IR）以及质谱（MS）等手段对合成的二茂铁功能化卟啉-富勒烯轴向聚合物进行结构表征，确认其分子结构和化学组成。

2. 光学性质（1）紫外-可见吸收光谱：测定二茂铁功能化卟啉-富勒烯轴向聚合物在不同溶剂中的紫外-可见吸收光谱，研究其光吸收特性。

（2）荧光光谱：测量聚合物的荧光发射光谱，分析其发光性能及量子产率。

3. 电学性质通过循环伏安法测定聚合物的电化学性质，包括氧化还原电位、电子迁移率等。

4. 热稳定性利用热重分析（TGA）研究聚合物的热稳定性，分析其分解温度及热分解过程。

四、结果与讨论1. 合成结果通过上述合成方法，成功合成出二茂铁功能化卟啉-富勒烯轴向聚合物。

结构表征结果表明，聚合物的分子结构和化学组成与预期相符。

2. 性质分析（1）光学性质：紫外-可见吸收光谱和荧光光谱表明，二茂铁功能化卟啉-富勒烯轴向聚合物具有优异的光吸收和发光性能，适合应用于光电器件。

（2）电学性质：循环伏安法测定结果显示，聚合物具有适中的氧化还原电位和良好的电子迁移能力，有利于电荷传输。

（3）热稳定性：热重分析表明，聚合物具有良好的热稳定性，能够在较高温度下保持稳定。