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聚苯胺是一种导电性好化学性质较稳定的功能聚合物,在诸多领域有着广泛的应用。化学氧化法和电化学氧化法是传统的导电聚苯胺合成方法,该法需在强酸性介质中使用强氧化剂或在较高的氧化电势下进行,反应条件较为苛刻,且过程中产生的副产物也较多。相比之下,酶催化法可以在酸度较低的条件下使用弱氧化剂进行,且过程的选择性高。因此,导电聚苯胺的生物合成近年来引起科研工作者的关注。现有研究表明,虽然在无模板的条件下也可以进行酶促导电聚苯胺合成,但是在模板的存在下,更易得到高分子量、导电性好的聚苯胺。目前常用于酶催化合成聚苯胺的模板主要是一些由强酸型阴离子表面活性剂构成的聚集体,如胶束和囊泡等,微乳液尤其是双连续微乳液很少尝试。双连续型微乳液界面面积大、界面张力低,且界面平均曲率为零。因此,以双连续微乳液为模板进行导电聚苯胺合成可能有利于聚苯胺的线性生长以及聚苯胺链间极化子的转移。为此本文尝试开展了在双连续微乳液模板中导电聚苯胺的生物制备研究工作,内容概括如下:1.AOT/SDS稳定的双连续微乳液中辣根过氧化物酶催化氧化苯胺聚合反应研究本文详细研究了在双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠(AOT),十二烷基硫酸钠(SDS),水溶液(Na2HPO4/柠檬酸缓冲溶液(0.1 M,pH=4.3))和癸烷组成的双连续微乳液体系中辣根过氧化物酶(HRP)/过氧化氢催化导电聚苯胺(PANI)的合成。为了构建相转化温度接近室温的最佳的单相微乳液区域,本文通过稀释法绘制了 AOT/SDS-缓冲液-正癸烷拟三元体系的T-y鱼形相图。利用UV-vis-NIR,电子自旋共振谱(ESR)和小角度X射线散射(SAXS)技术研究了表面活性剂浓度(γ),油水比(a)和温度(T)对聚苯胺(PANI)导电性的影响及其机制。结果表明,双连续微乳液在PANI生物合成中起模板作用,除此之外,PANI导电性的变化还取决于与模板微结构和反应温度有关的HRP的活性和稳定性。就γ而言,随着γ增加,双连续微乳液微畴尺寸及其增溶HRP的酶活逐渐降低,这两者共同导致了聚苯胺导电性的显著降低;相比于γ,α的改变对PANI导电性的影响很小。由于依赖于α的微结构尺寸随α的增加变化很小,因此PANI导电性的微小变化应主要归因于HRP的催化活性;对于T,在20℃～35℃的范围内,它对双连续微乳液的微畴尺寸影响较小,但对HRP的酶学性质有显著影响。随着温度的升高,HRP的活性增加,但其热稳定性大大降低。因此,HRP的热稳定性是导致PANI电导率随T增加显著降低的主要因素。上述研究深化了对表面活性剂聚集体在生物合成导电聚苯胺过程中的模板作用的认识。2.两性离子表面活性剂SB-12和阴离子表面活性剂AOT复配体系稳定的双连续微乳液中导电聚苯胺的高效生物合成本文详细研究了在AOT,十二烷基磺基甜菜碱(SB-12),水溶液(磷酸氢二钠/柠檬酸缓冲溶液(0.1 M,pH=4.3))和癸烷组成的双连续微乳液体系中HRP催化PANI的合成。SB-12的添加不仅降低了阴离子表面活性剂AOT稳定的微乳液的相转变温度,而且提高了增溶HRP的酶催化活性。相较于之前报道的AOT/SDS稳定的双连续微乳液,AOT/SB-12稳定的双连续微乳液更适宜于辣根过氧化物酶酶活力的表达。不仅如此,在该双连续微乳液中得到的聚苯胺的导电性也得到了显著的提升(导电性提高了 15倍)。结果进一步表明了双连续微乳液中生物合成PANI的关键是酶活力的提高与保持。为了了解介质对聚苯胺合成的影响机制,本文还利用UV-vis-NIR,ESR和SAXS技术研究了油水比(α)和表面活性剂浓度(γ)对PANI导电性的影响。结果表明,AOT和SB-12稳定的双连续微乳液依然在PANI的生物合成中起到模板作用而且合成PANI的导电性取决于与模板微结构及其与微结构有关的HRP的活性和稳定性。较低的α和γ值有利于高质量聚苯胺的合成。上述研究进一步为合成高质量导电聚苯胺提供了新策略。