有机磷神经毒剂分子印迹聚合物的模拟模板分子

采用DFT/B3LYP-D3(BJ)/6-31G(d,p)计算模拟方法分析探讨了双(对硝基苯基)磷酸酯(BNPP)替代对氧磷(PO)用作有机磷神经毒剂分子印迹聚合物(MIPs)模板分子模拟物的可行性. 通过对比BNPP和PO两种模板分子分别与各种功能单体形成的复合物的构型稳定性和结合能大小, 确认了以4-甲基丙烯酰胺基安替比林(MAAP)为第一功能单体、 甲基丙烯酸(MAA)为第二功能单体组成的双功能单体体系是最佳功能单体体系. 以BNPP为模板分子、 MAAP-MAA为单体体系、 乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂、 纳米二氧化硅为载体, 采用表面印迹技术制备了SiO₂@BNPP分子印迹聚合物, 并对聚合物的表面形貌和吸附性能进行了分析. 实验结果表明, 当n(BNPP)/n(MAAP)/n(MAA)/n(EGDMA)为1∶1∶4∶20时, MIPs的吸附容量最大可达19.03 mg/g, 对4-硝基苯酚(4-NP)的分离因子为17.50; MIPs能够快速吸附模板分子, 5 min即可达到吸附平衡量的92%, 动态吸附平衡时间仅为15 min, 重复使用5次后仍能保持良好的吸附能力; 吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型, Scatchard方程分析表明MIPs中存在两类吸附作用位点. 实验结果与计算模拟结果的一致性表明, 计算模拟对有机磷神经毒剂MIPs的设计和研究具有一定的指导意义.