论文部分内容阅读
近年来,由于工业的发展和城市化进程的加快,人口的指数增长增加了对农业和工业产品的需求,过量及无节制的排放导致的水体污染及日益增长的淡水资源消耗使得水资源短缺成为全球性问题。从各种渠道排放出来的剧毒和致癌物会对生物体和环境造成伤害,使得提供清洁、安全的饮用水成为政府面临的巨大挑战。因此,开展对于水体中各种污染物的高效去除及检测研究,对于保证水质的安全及居民饮用水的健康具有重要的现实意义。分子印迹聚合物由于具有特异性的识别位点,能够在水介质中环境污染物的分析检测中选择性识别目标化合物。其出色的识别特性源自于模板分子与功能单体所形成的预聚合复合物中存在的单体官能团之间的相互作用。当分子印迹聚合物与样品基质中的分析物相遇时,很容易重新建立起这些相互作用。正是这一功能为分子印迹聚合物提供了优于传统非选择性吸附及富集剂的显着优势。其出色的性能减少了样品制备过程中的干扰和基质效应,实现了高度选择性和精确的分析。本论文设计合成了两种具有不同响应性的表面分子印迹聚合物用于去除和检测水体中的污染物,具体研究内容如下:(1)以磁性介孔二氧化钛作为载体构建了一种新型的表面分子印迹聚合物用于对四溴双酚A的选择性去除研究。首先,通过溶剂热法制备Fe3O4纳米粒子,并通过溶胶-凝胶法制备Fe3O4@SiO2,然后在其表面上构筑具有较大比表面积的介孔TiO2层,该层可为印迹聚合物提供足够的识别位点,接着使用叠氮功能化多巴胺通过非共价作用对其进行叠氮基功能化。随后通过叠氮基与炔基之间的点击化学反应将炔基封端的RAFT试剂连接到磁性介孔二氧化钛载体表面,最后,以4-乙烯基吡啶(4-VP)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,四溴双酚A(TBBPA)为模板分子,通过RAFT聚合在Fe3O4@mTiO2表面引入分子印迹聚合物层。研究了功能单体4-VP和交联剂EGDMA用量对特异性识别性能的影响。吸附性能研究结果表明,Fe3O4@mTiO2@MIP对TBBPA的最大吸附容量为41.67 mg g-1,远高于非印迹聚合物Fe3O4@mTiO2@NIP(20.92 mg g-1)。此外,吸附在20分钟内迅速达到平衡。竞争性吸附实验结果表明,在TBBPA及其结构类似物共存的情况下,Fe3O4@mTiO2@MIP仍然对TBBPA分子表现出极好的亲和力。另外,由于磁性核的存在,所制备的印迹聚合物可以很方便的从液体介质中分离出来,达到重复循环再利用的效果。(2)以SiO2作为载体构建了一种表面分子印迹聚合物比率荧光传感器,用于对双酚A(BPA)的高灵敏度检测研究。首先,通过溶胶-凝胶法制备出具有良好分散性的SiO2纳米粒子,然后引入CdTe量子点作为荧光响应信号,然后以3-氨丙基三乙氧基硅烷为功能单体,正硅酸乙酯为交联剂的情况下通过交联聚合制备出印迹聚合物。吸附实验表明,制备的印迹聚合物表现出对双酚A的高度选择性识别,线性范围为1-100 μmol·L-1,检测限为0.4μmol·L-1。当印迹聚合物再次与双酚A作用时,双酚A与CdTe量子点之间会产生基于光诱导的电子转移效应,使得CdTe量子点的荧光会根据双酚A的浓度受到不同程度的猝灭。同时,在检测时加入不参与反应的碳量子点作为荧光参比信号,使得响应信号在参比信号的对比下能通过肉眼直观地观察到颜色的变化。可以方便灵敏地对水体中双酚A进行检测。