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分子印迹聚合物是一种新型的三维高度交联的智能材料,已被证实是制备分子识别材料的有效技术。印迹就好像一把锁一样只能跟匹配的钥匙兼容,类似于生物系统,如抗体和抗原,酶和底物,激素和受体。早在1972年Wulff和Sarhan两人就率先提出了分子印迹技术,直到1993年Mosbach和他的团队报道了以茶碱为模板分子制备分子印迹聚合物,该项技术才得到了迅猛发展。分子印迹聚合物的制备是通过交联聚合完成的,模板分子脱去后,形成识别空腔选择性的识别模板分子。通常功能单体含有合适的官能团去匹配模板分子的活性位点,以提高分子印迹聚合物的选择性。
本文成功制备了一种新型的功能单体,这种功能单体载有硅氧烷可聚合基团和偶氮苯功能团。然后以布洛芬为模板分子成功制备了分子印迹聚合物溶胶凝胶材料。等模板分子从最终的聚合物中洗脱之后,形成了与模板分子在形状、大小和功能相匹配的空穴。
实验的主要内容:
1.首先利用有机合成法成功制备了含布洛芬的偶氮苯功能单体。这种新型的偶氮苯功能单体在两端以共价键结合模板分子,同时其中一端结合3-碘代正丙基三甲氧基硅烷;然后通过红外光谱和核磁共振光谱对所制备的功能单体进行了表征。
2.利用分子印迹技术,将含布洛芬的偶氮苯功能单体和交联剂(四乙氧基硅烷TEOS)采用溶胶-凝胶法来构建分子印迹有机无机杂化材料,成功制备分子印迹聚合物溶胶凝胶材料。为了研究所制备的聚合物材料的表面形态和结构,用扫描电镜(SEM)对印迹聚合物进行了表征。
3.对制备的布洛芬分子印迹聚合物材料进行了性能和应用探究。吸附结合能力实验表明,分子印迹聚合物材料对模板分子具有较好的结合能力,说明印迹孔穴和孔穴中的活性结合位点导致印迹聚合物对模板分子具有特异识别性。Scatchard分析表明了模板-印迹聚合物体系中只有一个结合位点且其离解常数为1.84 mmol·L-1。为了进一步研究分子印迹聚合物对布洛芬及其结构类似物的选择性,采用了一种新的方法,即分子印迹-薄层色谱分析法,从其实验结果中更进一步的确定布洛芬印迹聚合物对布洛芬的特异性识别性能,也说明了空白印迹聚合物没有选择特异性。
4.进行不同温度下分子印迹聚合物与空白印迹聚合物对布洛芬的动力学结合曲线,动力学吸附行为符合准二级动力学方程。从热力学分析结果中,得出标准焓变为正值,标准吉布斯自由能为负值,从而分子印迹聚合物结合体系是一个吸热的自发过程。