CC BY
8Бюллетень науки и практики /Bulletin of Science and Practice Т. 8. №7. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/80
УДК 542.06 https://doi.org/10.33619/2414-2948/80/39
ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПОЛИАНИЛИНОВ
©Иргубаева Е. В., Башкирский государственный университет,
г. Бирск, Россия, irgubayeva1@mail.ru ©Козлова Г. Г., канд. хим. наук, Башкирский государственный университет, г. Бирск, Россия, gg.birsk@gmail.com ©Махмутов А. Р., канд. хим. наук, Башкирский государственный университет, г. Бирск, Россия, ainurmax@mail.ru
PHOTOCATALYTIC SYNTHESIS OF MODIFIED POLYANILINE
©Irgubaeva E., Bashkir State University, Birsk, Russia, irgubayeva1@mail.ru ©Kozlova G., Ph.D., Bashkir State University, Birsk, Russia, gg.birsk@gmail.com ©Makhmutov A., Ph.D., Bashkir State University, Birsk, Russia, ainurmax@mail.ru
Аннотация. В данной статье осуществлен фотокаталитический синтез полианилина из анилина при участии солей d-металлов: FeCb6H2O, Fe2(SO4)3-6H2O, Fe(NO3)3 6H2O, FeSO4 6H2O, CUSO4 5H2O, №СЬ6ШО, а также производных полианилина: поли-орто-пентениланилина из орто-пентениланилина, поли-орто-циклопентениланилина из орто-циклопентениланилина, поли-орто-циклогексениланилина из орто-циклогексениланилина. Предметом исследования является влияние природы катализатора на выход продукта. В результате исследования обнаружено, что лучшую фотокаталитическую активность проявляет Fe(NO3)3 6H2O, а хорошим промотирующим эффектом обладает CuSO45H2O.
Abstract. In this article carried out the photocatalytic synthesis of polyaniline from aniline with the participation of d-metal salts: FeCb-бШО, Fe2(SO4>6H2O, Fe(NO3>6H2O, FeSO4-6H2O, CUSO4 5H2O, МСЬ-бШО, as well as polyaniline derivatives: poly-ortho-pentenylaniline from ortho-pentenilaniline, poly-ortho-cyclopentenilaniline from ortho-cyclopentenilaniline, poly-ortho-cyclohexenilaniline from ortho-cyclohexenilaniline. The subject of the study is the influence of the nature of the catalyst on the yield of the product. As a result of the study, it was found that, Fe(NO3)3 6H2O exhibits the best photocatalytic activity, and CuSO4-5H2O has a good promotional effect.
Ключевые слова: анилин, полианилин, фотокатализатор, промотор, нитрат железа (III), сульфат меди.
Keywords: aniline, semi-aniline, photocatalyst, promoter, iron (III) nitrate, copper sulfate.
Полианилин (ПАНИ) — это органическое высокомолекулярное соединение, обладающее электронной проводимостью. ПАНИ устойчив к влаге и кислороду воздуха, его легко получить из имеющихся недорогих исходных веществ. Эти свойства делают его уникальным по отношению к другим проводящим полимерам. Его применяют в качестве антикоррозийной защиты металлов, для экранирования электромагнитных излучений [1].
Из литературных источников известно, что полианилин синтезируют электрохимической и химической полимеризацией анилина [2].
I Тип лицензии СС: Attribution 4.0 International (СС BY 4.0)
402
Бюллетень науки и практики /Bulletin of Science and Practice Т. 8. №7. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/80
При этих методах образуется продукт в виде порошка, который не плавится и не растворим в органических растворителях.
Для усовершенствования свойств ПАНИ его модифицируют. Если в качестве исходных веществ использовать орто-замещенные производные анилина, то целевым продуктом образуются растворяющиеся в органических растворителях и стабильных к высоким температурам полимеры.
Среди методов синтеза замещенных производных полианилина мало изучен метод фотокаталитического синтеза. Однако данный подход позволяет получать полианилин и его производные в экологически чистых условиях, без нагрева и применения высокотоксичных окислителей. Цель данной работы заключается в фотокаталитическом синтезе полианилина и его модификаций при участии солей d-металлов.
Материалы и методы исследования Исследование было проведено в лаборатории экологического мониторинга физико-химических загрязнений окружающей среды Бирского филиала БашГУ.
Исходным соединением для получения полианилина и его производных является анилин.
Фотокаталитический синтез полианилина Фотокаталитический синтез полианилина проводился в фотокаталитической установке Photo Catalytic Reactor Lelesil Innovative Systems, имеющей реактор объемом 250 мл. В колбе фотореактора смешивали катализатор в количестве 1 ммоль, соответствующий промотор (взятый в количестве 2% в зависимости от количества катализатора) и растворитель объемом 60 мл, в нашем случае метанол. Далее к полученной смеси прибавляли анилин и облучали эту массу ртутной лампой низкого давления ДРТ-125. Реакция проводилась при комнатной температуре, время фотокаталитической реакции составляет 60 минут.
Фотокаталитический синтез производных полианилина Для фотокаталитического синтеза производных полианилина сначала отдельно получали орто-замещенные анилины при нагревании в течение 120 минут. Далее также в колбу помещали катализатор, промотор и растворитель и в конце орто-производные анилина. Подвергали смесь облучению ртутной лампой низкого давления, при комнатной температуре в течение 60 минут.
Результаты и обсуждение Синтез полианилина (ПАНИ): реакция синтеза полианилина была выполнена с помощью металлокомплексных катализаторов хлоридов и нитратов d-металлов. Фотокаталитическая реакция проводилась под действием УФ-излучения в течение 60 минут при температуре 25 °С. В результате реакции был получен полианилин, который имеет вид черного мелкодисперсного порошка.
В качестве катализаторов и промоторов были взяты кристаллогидраты солей d-металлов. Было обнаружено, что выход ПАНИ различается в зависимости от природы катализаторов и промоторов.
При проведении фотокаталитической реакции было выявлено, что среди выбранных солей фотокаталитическую активность в синтезе полианилина проявили только соединения трехвалентного железа. Выход ПАНИ без присутствия промотора для соединений железа
I Тип лицензии СС: Attribution 4.0 International (СС BY 4.0)
403
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 8. №7. 2022
https ://www.bulletennauki.ru https://doi.org/10.33619/2414-2948/80
составляет около 31%. В присутствии промоторов выход продукта повышается. Самым большим промоториующим эффектом для Fe(NO3V6HO обладает CuSO4^HO и выход ПАНИ составляет 96%. Однако, двухвалентное железо в роли катализатора неактивен и выход его составляет 24%.
Синтез поли-орто-пентениланилина (Поли-о-ПА): Синтез поли-о-ПА проходит в две стадии. В первой стадии был получен орто-пентениланилин. Во второй стадии полученный продукт подвергали УФ-излучению в присутствии катализаторов и промоторов. В следствие был получен светло-коричневый порошок.
Было обнаружено большой выход поли-о-ПА в присутствии Fe(NO3)3 6HO в качестве катализатора и CuSO4^HO в качестве промотора составляет 46%.
Синтез поли-орто-циклопентениланилина (Поли-о-ЦПА): Синтез поли-орто-циклопентениланилина также проводился в два этапа. В первом этапе был получен орто-циклопентениланилин, во втором этапе полученный продукт подвергали УФ-облучению и в результате этой реакции образовался темно-коричневый порошок.
Было обнаружено, что выход поли-о-ЦПА невелик относительно выхода ПАНИ. Самый большой выход продукта составляет 36% в присутствии Fe(NO3)3 6HO в качестве катализатора и CuSO4^HO в качестве промотора.
Синтез поли-орто-циклогексениланилина (Поли-о-ЦГА): Фотокаталитический синтез поли-орто-циклогексениланилина также проводился в два этапа. Первым этапом был получен орто-циклогексениланилин, вторым этапом из орто-замещенного продукта под действием УФ-облучения был синтезирован поли-о-ЦГА - порошок коричневого цвета.
Было обнаружено, что выход поли-о-ЦГА составляет 29% в присутствии Fe(NO3)3^HO в качестве катализатора и CuSO4-5HO в качестве промотора.
Заключение
В ходе выполнения работы согласно поставленной цели, получены следующие результаты:
1. Проведен фотокаталитический синтез ПАНИ и его производных: поли-орто-пентениланилина, поли-орто-циклопентениланилина, поли-орто-циклогексениланилина.
2. Показано, что наибольшие выходы ПАНИ и его модификаций наблюдались при использовании Fe(NO3)3 6HO в качестве катализатора и CuSO4^HO в качестве промотора.
Список литературы:
1. Shimano J. Y., MacDiarmid A. G. Polyaniline, a dynamic block copolymer: key to attaining its intrinsic conductivity? // Synthetic Metals. 2001. V. 123. №2. P. 251-262. https://doi .org/10.1016/S0379-6779(01)00293 -4
2. Neoh K. G., Kang E. T., Tan K. L. Protonation of leucoemeraldine in the solid state and in solution // Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. 1993. V. 31. №4. P. 395-401. https://doi.org/10.1002/polb.1993.090310403
References
1. Shimano, J. Y., & MacDiarmid, A. G. (2001). Polyaniline, a dynamic block copolymer: key to attaining its intrinsic conductivity?. Synthetic Metals, 123(2), 251-262. https://doi .org/10.1016/S0379-6779(01)00293 -4
I Тип лицензии CC: Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)
404
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice https://www.bulletennauki.ru
Т. 8. №7. 2022 https://doi.org/10.33619/2414-2948/80
2. Neoh, K. G., Kang, E. T., & Tan, K. L. (1993). Protonation of leucoemeraldine in the solid state and in solution. Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics, 31(4), 395-401. https://doi .org/10.1002/polb.1993.090310403
Работа поступила в редакцию 25.05.2022 г.
Принята к публикации 30.05.2022 г.
Ссылка для цитирования:
Иргубаева Е. В., Козлова Г. Г., Махмутов А. Р. Фотокаталитический синтез модифицированных полианилинов // Бюллетень науки и практики. 2022. Т. 8. №7. С. 402-405. https://doi.org/10.33619/2414-2948/80/39
Cite as (APA):
Irgubaeva, E., Kozlova, G., & Makhmutov, A. (2022). Photocatalytic Synthesis of Modified Polyaniline. Bulletin of Science and Practice, 8(7), 402-405. (in Russian). https://doi.org/10.33619/2414-2948/80/39
® I
b^HIH Тип лицензии CC: Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)
405
