液晶分子印迹整体柱的制备及其分子识别热力学

液晶分子印迹聚合物(MIPs)因刚性液晶单体的加入而在超低交联度水平下也能印迹和识别模板分子,有效解决了传统MIPs因高交联度造成的位点包埋、结合容量低、传质慢等问题。尽管液晶MIPs具有如此独特的优势,但却面临着由于交联度的大幅度降低而导致印迹效果下降的问题。为了研究液晶MIPs的结合特性,制备具有良好印迹效果的低交联液晶MIPs,该文通过二次接枝聚合,制备了一系列不同交联度的液晶分子印迹整体柱,用高效液相色谱法研究了聚合参数与印迹整体柱亲和性的关系。实验中选用三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)为交联剂,以甲苯和十二醇为致孔剂合成整体柱骨架,并在此基础上以(S)-萘普生为模板,加入液晶单体4-氰基苯基单环己基乙烯(CPCE)进行二次聚合接枝。实验中系统考察了流动相中乙腈比例及缓冲液pH值对色谱保留的影响,结果发现液晶单体的加入使得MIPs对萘普生保留控制机制由原来的氢键作用变为了疏水作用;通过动态吸附实验得到的突破曲线经前沿分析及对吸附等温线Langmuir、Freundlich和Scatchard分析拟合,发现交联度为15%时液晶MIPs印迹因子最大(3.78)、非均一性最强,且特异性吸附量高于非特异性吸附量。液晶MIPs的计量置换模型(SDM-R)分析表明,液晶印迹整体柱对模板分子的总亲和力(ln A=0.645)明显高于其类似物;而从空间匹配程度看,与液晶印迹整体柱空间匹配程度最高的是酮洛芬而非模板分子,但液晶印迹整体柱对酮洛芬的总亲和力(ln A=0.242)不及模板分子的一半,表明在本低交联液晶印迹系统中,空间效应不是决定印迹系统识别能力的主要因素。进一步的分离热力学研究发现,低交联液晶印迹柱的|ΔΔH|<T|ΔΔS|,而交联度为70%的非液晶MIPs柱的|ΔΔH|>T|ΔΔS|,表明液晶MIPs的分离过程是一个熵控制过程,而常规无液晶MIPs的分离过程是一个焓控制过程。上述结果表明,液晶单体的加入改变了MIPs的识别机制,适当的低交联度可显著提高液晶MIPs的识别性能,因此液晶MIPs这些特质有望使其成为新一代的MIPs。     

氟化共价有机聚合物固相微萃取-高效液相色谱测定水产品中丁香酚类麻醉剂

氟化共价有机聚合物(F-COP)具有较大的比表面积和吸附容量,对丁香酚类化合物具有特异性吸附。该文以2,3,5,6-四氟对二苯甲醛(TFA)和1,3,5-三(4-氨苯基)苯(TAPB)为单体,三氟甲磺酸钪(Sc(OTf)₃)为催化剂在室温下快速合成F-COP,并将其作为固相微萃取(SPME)吸附剂,结合高效液相色谱-紫外检测法(HPLC-UV),建立了测定水产品中丁香酚、乙酸丁香酚酯和甲基丁香酚麻醉剂的分析方法。通过傅里叶红外光谱、X射线衍射、N₂吸附-解吸等温线和扫描电子显微镜等手段对F-COP材料进行表征。考察了萃取时间、搅拌速度、解吸溶剂及解吸时间对丁香酚类麻醉剂萃取量的影响,在萃取时间为30 min、搅拌速度为700 r/min、解吸溶剂为乙腈、解吸时间为10 min时,丁香酚类麻醉剂获得了最佳的萃取效果。在Diamonsil Plus C₁₈-B色谱柱(250 mm×4.6 mm, 5 μm)上,以甲醇-水(60∶40, v/v)为流动相,流速0.800 mL/min,进样量20.0 μL,紫外检测波长280 nm,柱温30 ℃条件下,丁香酚和乙酸丁香酚酯在10~1000 μg/L,甲基丁香酚在10~1500 μg/L范围内呈现出良好的线性关系,相关系数(r²)大于0.9961,方法检出限为2.9~4.5 μg/kg(S/N=3),精密度小于8.7%(n=5)。最后,将该分析方法用于罗非鱼和基围虾样品的3种麻醉剂残留分析中,得到了满意的回收率(76.7%~104%)。结果表明,F-COP-SPME-HPLC-UV可满足水产品中丁香酚类麻醉剂的分析检测。     

基于聚乙二醇接枝丙烯酸树酯光固化电解质的制备及性能研究

聚氧化乙烯(PEO)(聚乙二醇(PEG))和丙烯酸树脂在聚合物基电解质中具有很好的应用,本文通过紫外光引发单/双官能度的聚乙二醇接枝丙烯酸树脂单体聚合构建了离子电导率高、易于封装,可避免电解质泄漏的准固态聚合物电解质.通过调控聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDA)和甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯(PEGMA)2种单体的比例以及锂盐溶液的含量,成功制备出具有高离电导率的准固态聚合物电解质.采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR),电化学工作站对PEGMA/PEGDA基聚合物电解质进行表征,研究各组分比例对电解质的电化学性能影响.当PEGMA/PEGDA单体比例为75/25,锂盐溶液的占比为75%时,形成的薄膜状态电解质表现出1.96×10^?3 S·cm^?1的高离子电导率,较原始配比提高了14倍.将制备的电解质应用于电致变色器件,在580个变色循环后,器件依然可以实现稳定快速的颜色切换,2种颜色变换时间均在3 s以内,本文中研究的聚醚接枝丙烯酸树酯基电解质材料在电致变色器件中有较好的应用前景.     

半导体共轭聚合物光学探针的设计及在自发光成像和光声成像中的应用

光学成像因其无侵袭性、高时空分辨率和高灵敏度在生物医学领域得到迅速发展.光学成像中自发光成像包括化学发光成像和长余辉成像不需实时光激发,避免了自发荧光的影响,可以得到较高的灵敏度和信噪比.光声成像则是将光信号通过热膨胀转化为声信号,避免了光散射的影响,具有较高的组织穿透深度.本文针对半导体共轭聚合物光学探针在自发光成像和光声成像技术中的应用进行综述,重点介绍了半导体共轭聚合物光学探针用于增强自发光成像、光声成像的信号强度的设计策略,以及响应型光声探针的设计原理.阐述了通过降低光学探针与发光底物之间的能隙等策略增强自发光成像信号强度,通过淬灭荧光或加速热扩散等策略放大光声信号,以及通过特异性生物分子识别或相互作用激活的响应型光声探针的具体研究成果.最后,对半导体共轭聚合物光学探针在光学成像领域存在的挑战和前景进行了展望.     

聚合物限域和预有序熔体的结晶行为及结构调控

高分子物理领域的挑战性难题之一是调控高分子的结晶行为.高分子结构具有多尺度的特点,且易受到各种本征因素以及加工过程中引入的外场与受限作用的影响.高分子的结晶过程复杂多变,为避免最终产品性能的良莠不齐,促进高分子材料的实际生产和应用,需要建立高分子结构与性能的直接关系并实现对高分子结晶结构的精细化调控.本文以几种典型高分子为例,重点阐述了我们课题组在有关薄膜和纳米孔道构筑的限域空间与分子链预有序熔体对高分子结晶行为的影响、相关结晶结构调控机制以及结构-性能关系等方面的研究工作,阐明了聚合物多层次结构调控领域存在的科学问题,并展望了其未来发展方向.     

三元共聚法制备高亮度近红外二区荧光共轭聚合物纳米粒子及其二区光热治疗应用

为获得同时具有优异的溶解性,高亮度的近红外二区(NIR-Ⅱ,1000～1700 nm)荧光和强的NIR-Ⅱ光热转换能力的共轭聚合物,采用三元共聚策略构建了基于强电子受体和供体的NIR-Ⅱ发射共轭骨架.在此基础上,进一步通过调控电子给体BDT与2TC之间的比例,得到了一系列具有NIR-Ⅱ吸收和优异溶解性的共轭聚合物(BDT-2TC12,BDT-2TC11,BDT-2TC21).这些聚合物在700～1200 nm具有较强的NIR吸收,并在808 nm激光激发下表现出在1000～1400 nm区域内的优异NIR-Ⅱ荧光性能.利用纳米沉积的方法,将目标聚合物BDT-2TC12用两亲性的二硬脂酰磷脂酰乙酰胺-甲氧基聚乙二醇(DSPE-mPEG)进行包覆,制备得到水溶性良好的纳米粒子(BDT-2TC12NPs).该纳米粒子具有良好的稳定性,在808和1064 nm处均有较强的吸收.在1064 nm激光照射下,纳米粒子表现出优异的NIR-Ⅱ光热转换效果,可以实现对肿瘤细胞的光热治疗(PTT).在808 nm的激光激发下,纳米粒子还可以实现对小鼠血管和其他生物组织的高清晰度的NIR-Ⅱ荧光成像(FI).     

用于食品安全分析样品前处理的共价有机聚合物的制备及应用进展

食品安全关系身体健康和生命安全,是全球关注的热点之一。食品基质复杂,痕量有毒有害物质分析之前必须经过有效的前处理。目前发展的前处理技术如固相萃取、磁固相萃取、固相微萃取等,其关键是吸附介质。共价有机聚合物是一类通过共价键连接而成的有机多孔材料,具有质轻、稳定性好、比表面积大、结构可控、易于修饰等特性,是一类优异的新型吸附材料。该文综述了近年来共价有机聚合物(COPs)在食品安全分析前处理中的应用进展。共价有机聚合物及其功能化复合材料通过简单的装填、聚合反应或化学键合固定到小柱或毛细管柱中用作固相萃取的吸附介质;通过一锅法、原位还原法、原位生长法或共沉淀法生成具有磁性的固相萃取吸附介质;或者通过物理涂覆、化学键合、溶胶凝胶法及原位生长法制备固相微萃取纤维。基于以上高吸附容量共价有机聚合物的样品前处理技术,食品中农残兽残、添加剂、环境污染物及生物毒素等得到了有效富集。最后,展望了COPs在食品分析样品前处理应用中的发展方向:简单高效绿色制备方法的开发,功能化COPs的设计合成;萃取机理的研究;高通量、高灵敏度分析方法研究。这些研究将促进COPs在样品前处理领域获得更广泛的应用。     

Ag@硅氧倍半聚合物的合成及其对对硝基苯酚的催化还原性能

以氨丙基三乙氧基硅烷和草酰氯为原料,合成得到链上含亚氨基和羰基官能团的硅氧倍半聚合物。以此聚合物为载体,通过配位吸附和还原得到银纳米粒子（平均粒径约为15 nm）高度分散于硅氧烷聚合物表面的复合物。研究结果表明,复合物中银负载量（质量分数）约为13.66%,在水溶液中25℃、6 min内可将对硝基苯酚（4-NP）完全催化还原为对氨基苯酚（4-AP）,且7次循环使用后依然保持95%以上的催化活性。在常温常压条件下,催化剂的最高活性达到33.0 g_4-AP·g_Ag^-1,表现出优异的催化还原性能。     

基于原位配体反应的锰(Ⅱ)配位聚合物的合成、结构和催化性质

采用水热方法,选用含2个氰基的醚氧桥联羧酸配体(Hdbna)和2,2′-联吡啶(2,2′-bipy)与MnCl2·4H2O反应,合成了一个二维配位聚合物[Mn(μ3-Hdpna)(2,2′-bipy)]n (1),并对其结构和催化性质进行了研究。在配合物1中,配体Hdbna在水热反应条件下,通过原位反应被转化成醚氧桥联三羧酸配体(H3dpna)。结构分析结果表明配合物1的晶体属于三斜晶系,P■空间群。配合物1具有二维层结构。研究表明,配合物1在硅腈化反应中表现出较高的催化活性。