全共轭型二茂铁基聚合物

二茂铁基聚合物材料的制备及电化学性能研究作者：郎丰饶来源：《现代盐化工》2020年第05期摘要：二茂铁基聚合物材料在制备过程中需要以丙烯酰二茂铁基乙酯和丙烯酰胺为原材料，采用溶液聚合法来进行化学反应。

对二茂铁基聚合物材料的制备进行详细的阐述，同时，对其电化学性能进行研究与分析。

关键词：丙烯酰二茂铁基乙酯（AFcEE）；丙烯酰胺（AM）；P（AFcEE-co-AM）；修饰电极；电化学性能基金项目：吉林农业科技学院青年科研项目“二茂铁基羧酸配位聚合物的合成研究”（校20190682）1 实验1.1 药品及仪器1.1.1 实验药品二茂铁基聚合物材料的制备过程所涉及的化学药品有无水乙醇、甲醇、二氯甲烷等，必须确保在二茂铁基聚合物材料的制备过程中所使用的丙烯酰胺、乙腈、硝酸等化学药品都符合实验开展的标准[1]。

除此之外，二茂铁基聚合物材料的制备还涉及N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、无水高氯酸锂（LiClO4）等化学药品。

全面的化学药品是确保实验顺利开展的基础，所以，在实验研究开展之前一定要将所需要的化学药品准备齐全。

1.1.2 仪器本实验在开展的过程中涉及DS-7510 DT超声波清洗器、GZX-9140 MBE型数显鼓风干燥箱、CHI660E电化学工作站等，这些仪器分别来自于不同的厂家，但都是本次实验开展过程中所必需的实验仪器。

1.2 丙烯酰胺聚合物的合成丙烯酰胺聚合物合成的过程需要严格按照以下步骤开展：（1）研究人员需要对丙烯酰胺聚合物合成过程中所需要的化学反应物进行称量，然后将一定量的化学反应物充分混合，进而获得体积分数为40%的混合溶液。

（2）在第一步实验操作的基础上往混合溶液中加入引发剂AIBN，搅拌均匀之后得到新的混合溶液。

（3）在第二步实验操作的基础上将混合溶液放入温度为75 ℃的水中，经过6 h的恒温水浴得到新的混合溶液，标记为3号溶液。

（4）在3号混合溶液中加入适量甲醇溶液，再将得到的混合溶液放入超声波清洗器内，经过15 min的超声波清洗，混合溶液出现了分层。

一种二茂铁衍生物二茂铁是一种具有芳香族性质的有机过渡金属化合物。

常温下为橙黄色粉末，有樟脑气味。

熔点172度-174度，沸点249度，100℃以上能升华；不溶于水，易溶于苯、乙醚、汽油、柴油等有机溶剂。

与酸、碱、紫外线不发生作用，化学性质稳定，400度以内不分解。

其分子呈现极性，具有高度热稳定性、化学稳定性和耐辐射性，其在工业、农业、医药、航天、节能、环保等行业具有广泛的应用。

二茂铁可用作火箭燃料添加剂，汽油的抗爆剂和橡胶及硅树脂的熟化剂，也可作为紫外线吸收剂。

二茂铁的乙烯基衍生物能发生烯键聚合，得到碳链骨架的含金属高聚物，可作航天飞船的外层涂料。

二茂铁的消烟助燃作用发现较早，无讼是添加在固体燃料、液体燃料或气体燃料中，都能发挥这种效应，尤其对于在燃烧时产生烟大的烃类，其效果更为显著。

其添加在汽油中有很好的抗震作用，但是由于氧化铁沉积到火花塞上影响发火而受到限制，为此，也有人使用排铁混合物以减少铁的沉积现象。

二茂铁添加在煤油或柴油中，由于该发动机不用点火装置，所以不良的影响较少，在燃烧中除了消烟助燃外，其还有促使一氧化碳较化为二氧化碳的作用。

另外，它在燃烧中可提高燃烧热、增加功率而达到节能和减少大气污染的效果，二茂铁添加到锅炉燃料油中，可减少烟的生成和喷嘴积碳。

在柴油中添加0.1％，可消烟30-70％，节油10-14％,功率提高10％。

二茂铁用在固体火箭燃料中的使用报道更多，甚至还有掺在煤粉中作减速烟剂使用。

在以高分子聚合物废料作燃料时，添加二茂铁后可降烟数倍，还可作塑料的减烟添加剂。

除上述用途以外，二茂铁还有其他应用，作为铁肥料，有益于植物吸收，增长率加作物的含铁量，它的衍生物可作杀虫剂。

二茂铁的工业和有机合成方面的用途也很多，例如，它的衍生物可作为橡胶或聚乙烯的抗氧剂、聚脲酯的稳定剂、异丁烯痉甲基化催化剂、高分子过氧化物的分解催化剂，增加甲苯氯化中对位氯甲苯的产率，在其他方面又可作为润滑油抗负荷添加剂、研磨材料的促进剂等。

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。

二茂铁基聚合物二茂铁基聚合物是一类重要的有机金属聚合物材料，由二茂铁单体通过聚合反应得到。

二茂铁基聚合物具有优异的性能和广泛的应用领域，被广泛研究和应用于有机电子器件、催化剂、电池等领域。

二茂铁基聚合物的聚合反应可以通过不同的方法实现，其中最常见的方法是亲核取代反应。

在这种反应中，二茂铁单体经过亲核取代反应与另一种含有亲核官能团的单体反应，形成聚合物的主链结构。

亲核官能团可以是含有羟基、胺基、醚基等官能团的单体。

亲核取代反应的机理主要涉及亲核试剂与二茂铁单体形成中间产物，然后通过排除反应生成聚合物。

二茂铁基聚合物具有丰富的结构多样性和优异的性能。

首先，由于二茂铁单体可以与多种功能单体反应，因此可以通过合成不同的二茂铁单体和功能单体来得到具有不同结构的二茂铁基聚合物。

其次，二茂铁基聚合物具有良好的热稳定性和溶解性，使得其可以通过不同的加工方法如溶液浇注、液相共聚等得到具有不同形状和尺寸的聚合物材料。

此外，二茂铁基聚合物还具有优异的电化学性能和光学性能，使得其在电子器件和光学器件中得到广泛应用。

二茂铁基聚合物在有机电子器件领域具有广泛的应用前景。

由于其良好的导电性和半导体特性，二茂铁基聚合物已被成功应用于有机场效应晶体管、有机电致发光器件和太阳能电池等领域。

其中，有机场效应晶体管是一种基于有机半导体材料的薄膜晶体管，其特点是低工作电压、柔性、可印刷等。

二茂铁基聚合物作为有机半导体材料具有良好的电子传输性能和化学稳定性，使得其成为一种理想的有机场效应晶体管材料。

此外，二茂铁基聚合物还可以用作催化剂。

研究表明，二茂铁基聚合物能够催化多种有机合成反应，如氢化反应、硅烷烷基化反应和歧化反应等。

这些催化反应的成功是基于二茂铁基聚合物具有良好的催化活性和选择性。

例如，二茂铁基聚合物可以作为氢化反应的催化剂，催化醛、酮和酯等功能化合物的加氢反应，形成相应的醇化合物。

最后，二茂铁基聚合物还具有在电池领域应用的潜力。

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。

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。

二茂镁和二茂铁是有机金属化合物，具有类似结构的共轭体系。

它们的结构中都含有一个有机配体(茂基)和一个金属阳离子(镁或铁)。

下面是关于二茂镁和二茂铁的一些详细信息：
二茂镁（Cp2Mg）是一种有机镁化合物，由两个茂基与一个镁离子结合。

它是一种无色的固体，在空气中稳定。

二茂镁常用作有机合成中的还原剂或试剂，可以参与许多有机反应。

它的用途包括将羰基化合物还原为醇、将酯还原为醇和用于合成金属有机化合物等。

二茂镁在有机合成中广泛应用，因其具有易操作、高效、选择性好等特点。

二茂铁（Cp2Fe）是一种有机铁化合物，由两个茂基与一个铁阳离子结合。

它是一种红色的固体，在空气中稳定。

二茂铁是有机金属化学研究中的重要化合物之一，广泛用于有机合成、催化剂和电子学等领域。

它常被用作还原剂、催化剂或阳离子基团的载体。

二茂铁也有许多有趣的性质和应用，例如其磁性和光学性质，以及在有机太阳能电池中作为电子传输材料的应用等。

总的来说，二茂镁和二茂铁是两种重要的有机金属化合物，在有机合成和相关领域中具有广泛的应用和研究价值。

一种二茂铁交联的纳米药物的制备
二茂铁交联的纳米药物是一种新型的药物载体，具有高载药量、低毒性和良好的生物相容性等优点。

其制备方法主要包括以下步骤：
1. 首先，将二茂铁与聚合物单体进行反应，得到含有二茂铁结构的聚合物。

2. 然后，通过溶剂挥发法或乳化法等方法将聚合物制成纳米粒子。

3. 最后，将药物分子负载到纳米粒子中，得到二茂铁交联的纳米药物。

在制备过程中，需要注意控制反应条件和药物负载量等因素，以确保纳米药物的稳定性和有效性。

此外，还需要对纳米药物进行表征和评价，以确定其物理化学性质和生物学效应。

二茂铁交联的纳米药物可以用于多种疾病的治疗，如癌症、心血管疾病等。

由于其具有良好的生物相容性和可控释放性能，因此有望成为未来药物研发的重要方向之一。