3-噻吩甲酸的应用与研究

简述

3-噻吩甲酸是一种分子式为C₅H₄O₂S，分子量128.15的化学品，一般情况下可稳定存在，表现作白色晶体状物质。物理性质包括：密度：1.401 g/cm³，熔点：136-141℃(lit.)，沸点：271.1℃，闪点：117.8℃。

应用

3-噻吩甲酸是一种重要的有机合成中间体，广泛应用于有机合成、材料化学等领域。

合成原料

3-噻吩甲酸为合成原料可以合成5-氯-3-噻吩甲酸。具体制备过程包括如下步骤：(1)在反应容器中加入3-噻吩甲酸和有机溶剂，温度降低到0℃～-30℃，向反应器中滴加硫酰氯，滴加完毕后，缓慢升温至0℃～20℃进行反应1～3小时；(2)反应完毕后，将反应液倒入冰水中，反应液分层，分离出有机层，干燥有机层，过滤，浓缩得到5-氯-3-噻吩甲酸粗品；(3)将步骤2得到的5-氯-3-噻吩甲酸粗品用甲基叔丁基醚重结晶，过滤得到晶体固体，再将晶体固体烘干得到5-氯-3-噻吩甲酸的纯品，纯度为97％[1]。

储能材料

将含3-噻吩甲酸的钛氧簇单体与共轭聚合物单体进行共聚制得共轭聚合物材料，该钛氧簇单体CHOSTi可以与常见共轭聚合物共聚获得一系列具有优异的电化学性能的含钛共轭聚合物材料。该类新材料比单纯有机聚合物材料的质量比电容性能提高了15%以上，比电容最低都大于70F/g[2]。

电化学

采用光照化学聚合法制备以3-噻吩甲酸为单体的聚3-噻吩甲酸-碳纳米管复合材料，并作为固态电解质应用于染料敏化太阳能电池中。碳纳米管的加入明显改善了太阳能电池的光电转换效率，其中碳纳米管含量为18.5%的聚3-噻吩甲酸-碳纳米管复合材料的光电转换效率(η)最大，为0.28%，开路电压(Voc)540mV，短路电流(Isc)0.912mA/cm²[3]。

有关研究

对氧化石墨烯(GO)进行酰氯化得到石墨烯酰氯(GO-Cl)，再与3-噻吩甲酸反应形成石墨烯基噻吩(GOT)，然后GOT与3-己基噻吩(3-HT)接枝共聚得到聚3-己基噻吩(P3HT)/GO复合材料(P3HT-g-GO)。通过红外光谱(FT-IR)，扫描电镜(SEM)及元素分析(EDX)对产物进行表征。用热重分析(TGA)研究了复合材料的热稳定性，用紫外吸收(UV-vis)，荧光发射光谱(AFS)，Z-扫描技术(Z-scan)初步研究了P3HT-g-GO的非线性光学特性(NLO)。结果表明，含有5%(wt,质量分数)GO的P3HT-g-GO紫外吸收相对于P3HT发生了16nm的红移。随着GO含量的增加，复合材料容易产生荧光猝灭现象。在相同的线性透过率下，复合材料的非线性吸收系数(18cm/GW)高于纯的P3HT(10cm/GW)和GO(9.2cm/GW)，说明P3HT-g-GO具有良好的NLO特性[4]。

参考文献

[1]郑伟,唐勇.一种5-氯-3-噻吩甲酸的制备方法:CN201510859535.9[P].CN105481828A.

[2]吕耀康,杨星,马培华,等.一种含噻吩-3-甲酸的钛氧簇单体及其制备与应用:CN201910567943.5[P].CN110330523A.

[3]金鹏,杨兵,王世敏.聚3-噻吩甲酸-碳纳米管复合材料在染料敏化太阳能电池中的应用[C]//2009年全国高分子学术论文报告会.0.DOI:ConferenceArticle/5aa02a86c095d72220687371.

[4]孙成龙,董延茂,李佳轩,等.聚3-己基噻吩/氧化石墨烯复合材料的制备与光学性能研究[J].化工新型材料, 2016, 44(2):4.DOI:CNKI:SUN:HGXC.0.2016-02-034.