共聚磺化苯二胺的合成及重金属离子的吸附与探测功能

以拓展并提升半导电性间苯二胺均聚物的功能性为目的，利用简便的化学氧化聚合法，高产率地合成出磺化苯二胺共聚物，在不减少间苯二胺链节中的氨基和亚胺基功能基团的前提下，又进一步增加了新的功能基团，获得一类含有磺酸基、氨基和亚胺基的新型多功能性阶梯聚合物材料。揭示两单体的共聚活性及其化学氧化共聚反应历程。研究所引入的磺酸基团对共聚物与重金属离子的配位络合、螯合促进作用，以及对磺化苯二胺共聚物分子链结构的疏松、比表面积增加的直接作用, 阐明磺酸基团的改性机理，旨在增强聚苯二胺对重金属离子如铅离子、汞离子的吸附性。揭示磺化苯二胺共聚物链结构中氨基含量、亚胺基含量、阶梯结构与电导性、重金属离子络合或螯合等功能之间的关系。组装出线性范围宽、使用寿命长的磺化苯二胺共聚物为载体的电位型铅离子和汞离子选择电极，为研究对微量重金属离子具有吸附、富集与分析探测等能力的一类新型多功能有机材料奠定理论基础。

通过化学氧化共聚拓展并提升半导电性间苯二胺均聚物的功能性，高产率地合成了磺化苯二胺共聚物，获得了一类含有磺酸基、氨基和亚胺基的新型多功能性聚合物材料。揭示了两单体的共聚活性及其化学氧化共聚反应历程。指出所引入的磺酸基团能够使得磺化苯二胺共聚物分子链结构疏松、比表面积增加, 进而使得共聚物与重金属离子的配位络合、螯合得以提升，从而得到了对重金属离子如铅离子、汞离子具有强力吸附功能的新材料。如由5 mol%的磺化苯二胺单体改性的共聚磺化苯二胺，其平均粒径远小于均聚苯二胺，而电导率仍维持在中等水平。.进一步地，利用这类富含氨基和亚胺基 -NH-, -N=, -OH, -SO3H, 和 -NH2 的聚合物对铅离子高度的吸附能力， 将其用作共聚磺化苯二胺为离子载体，加上该共聚物粒径的大幅度下降至亚微米级，因此很容易均匀分散在聚合物基膜材料中，易于浇铸成对铅离子具有选择性电位响应功能的传感膜。组装铅离子选择电极后，获得了长寿命的铅离子选择电极。特别是开拓了不同于增塑PVC基膜的羟基功能化的乙烯基树脂基膜， 将新的导电聚合物载体和新的乙烯基树脂基膜这二者的有机结合，利用二者的协同作用，抑制过膜离子流，从而实现了零电流下的电位响应, 达到了大幅地提升电极检测灵敏性的目的。代表性研究是，将苯胺与羟基磺酸苯胺共聚物用作铅离子选择电极的活性载体，研制了寿命长达15个月、检测下限达2 .210-11 mol/L的超敏感电位传感器。其跨跃7个数量级的宽广线性范围、皮摩尔浓度的极低检出限、宽广的pH使用平台和高选择性，使这一传感器实现了河流、雨水、自来水、等实际样品中痕量铅的准确探测。这一研究不仅使功能聚芳胺的触角延伸到了痕量分析领域，跻身于该领域的制高点之一，而且对现有的PVC膜电极构成了挑战。上述相关氧化聚合规律、亚微米化机理，特别是聚芳胺对铅离子的敏感探测功能的开拓为有机聚合物增添了新家族成员和新学术思想。相关研究成果在国际学术刊物上正式发表论文7篇，还有1篇已投稿于国外刊物；在国内核心学术刊物上发表论文5篇。10篇论文已经被SCI收录。获得中国发明专利3项，申请中国发明专利公开1项。