胆红素分子表面印迹材料MIP-PMAA/SiO2的制备及识别特性

通过γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的媒介作用,在硅胶微粒表面偶合接枝聚甲基丙烯酸（PMAA）,制备了PMAA/SiO2接枝微粒。采用新型分子表面印迹技术,以乙二醇二缩水甘油醚（EGDE）为交联剂,制备了以胆红素为模板分子的表面印迹材料MIP-PMAA/SiO2。分别通过静态和动态吸附实验考查了该印迹材料对胆红素的识别特性。结果表明：该印迹材料对胆红素兼具优良的结合亲和性和特异的识别选择性,同时,具有优良的脱附性能,脱附率可达99.5%。     

硅胶表面抗蚜威分子印迹聚甲基丙烯酸的制备及识别特性

通过γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的媒介作用,将功能大分子聚甲基丙烯酸(PMAA)逐步接枝到硅胶微粒表面,形成了表面接枝聚甲基丙烯酸的硅胶微粒(PMAA/SiO2);以抗蚜威为模板分子、乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)为交联剂,通过氢键和静电作用,对接枝到硅胶表面的PMAA进行分子印迹,制备了抗蚜威分子表面印迹材料硅胶表面分子印迹聚甲基丙烯酸MIP-PMAA/SiO2;采用静态与动态两种方法研究了 MIP-PMAA/SiO2 对抗蚜威的结合特性,并考察了主要印迹条件 pH、混合溶剂中乙醇含量以及交联剂用量对印迹材料结合选择性能的影响.结果表明:表面印迹材料 MIP-PMAA/SiO2对抗蚜威具有特异的结合选择性,相对于参比物残杀威,印迹前 PMAA/SiO2对抗蚜威的吸附选择系数为 1.52,而表面印迹材料 MIP-PMAA/SiO2 对抗蚜威的吸附选择系数提高到 12.2.另外该印迹材料具有优良的洗脱与再生性能.     

接枝微粒PMAA/SiO2在水介质中对杀虫剂抗蚜威的吸附机理

以硅胶表面接枝聚甲基丙烯酸(PMAA)的复合型功能微粒PMAA/SiO2为固体吸附剂, 对水介质中的抗蚜威进行了静态吸附实验, 通过考察温度、pH值及盐度(NaCl浓度)对吸附容量的影响, 重点研究了PMAA/SiO2对抗蚜威的吸附机理. 为确认所提出的机理的正确性, 还采用紫外光谱吸收法, 研究了单体甲基丙烯酸与抗蚜威之间的相互作用, 也考察了在非水介质CCl4中PMAA/SiO2对抗蚜威的吸附作用. 研究结果表明, PMAA/SiO2对抗蚜威具有强的吸附作用, 吸附的驱动力是氢键、静电以及疏水相互作用三种作用的协同, 其中主驱动力是静电相互作用. 温度升高, 吸附容量减小; 盐度增大, 吸附容量降低; 当pH<8时, 吸附容量随pH升高而增大; 当pH>8时, 吸附容量随pH升高而减小; 当pH=8 时,吸附容量最大.     

表面引发接枝聚合法制备接枝微粒PHEMA/SiO2及其8-羟基喹啉功能化转变研究

通过用表面引发接枝聚合和高分子反应制备8-羟基喹啉型复合螯合微粒.首先使用γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS)对微米级硅胶微粒进行表面改性,制得改性微粒AMPS-SiO2;使改性微粒AMPS-SiO2表面的氨基与溶液中的过硫酸盐构成氧化-还原引发体系,实施了甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)在硅胶微粒表面的高效引发接枝聚合,制得了接枝微粒PHEMA/SiO2.又以5-氯甲基-8-羟基喹啉(CHQ)为试剂,使接枝的PHEMA发生大分子反应,实现了接枝微粒PHEMA/SiO2的8-羟基喹啉功能化转变,制得了复合微粒HQ-PHEMA/SiO2.采用多种手段对两种微粒进行了表征,重点研究了氨基-过硫酸盐表面引发接枝体系的接枝聚合机理,并研究了CHQ与接枝PHEMA的醇羟基之间取代反应的机理,还初步考察了功能微粒HQ-PHEMA/SiO2对重金属离子的螯合吸附性能.研究结果表明,氨基-过硫酸盐表面引发接枝聚合体系具有很高的引发活性,在室温(30℃)即可制得高接枝密度(40 g/100g)的接枝微粒PHEMA/SiO2;CHQ与接枝PHEMA的醇羟基之间的取代反应遵循SN1的反应历程,使用强极性溶剂有利于反应的进行.微粒HQ-PHEMA/SiO2对重金属离子呈现很强的螯合吸附能力,是一种功能复合微粒.     

刷状结构的阳离子性接枝微粒QPDMAEMA/SiO_2对牛血清白蛋白的吸附特性

以微米级硅胶微粒为基质,通过接枝聚合和大分子反应,制备了具有刷状结构的阳离子性接枝微粒,深入研究了其对牛血清白蛋白(BSA)的强吸附能力、吸附机理和吸附热力学.首先使含叔胺基团的单体甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA)在硅胶微粒表面发生接枝聚合,制得接枝微粒PDMAEMA/SiO2,然后以氯乙胺为试剂,使接枝大分子PDMAEMA链中的叔胺基团发生季铵化反应,获得了具有刷状结构的阳离子聚电解质的功能接枝微粒QPDMAEMA/SiO2.测定了微粒QPDMAEMA/SiO2的zeta电位,实施了对BSA的等温吸附实验,考察了介质pH值、离子强度及温度对吸附作用的影响,研究了吸附热力学.研究结果表明,功能接枝微粒QPDMAEMA/SiO2比接枝微粒PDMAEMA/SiO2具有更高的zeta电位,在静电相互作用驱动下,微粒QPDMAEMA/SiO2对BSA具有很强的吸附能力.吸附容量随介质pH值的增大呈现先增大后减小的变化趋势,当pH值等于BSA的等电点(pI=4.7)时,具有最高的吸附容量(高达112 mg?g-1).以等电点为界,离子强度对吸附容量会产生完全相反的影响作用:当介质pH值小于BSA的等电点时,电解质浓度增大,吸附容量增高;当介质pH值等于BSA的等电点时,吸附容量几乎不随电解质的浓度发生变化.吸附过程熵值减小而且放出热量,是一个焓驱动的吸附过程.     

水杨酸型螯合吸附材料对重金属离子的吸附性能

将5-氨基水杨酸接枝到PGMA/SiO2微粒的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)大分子链上,成功制备了一种新型螯合吸附材料ASA-PGMA/SiO2。采用静态法研究了ASA-PGMA/SiO2对重金属离子Cu2+、Cd2+、Zn2+、Pb2+的吸附性能,结果表明其对Cu2+、Cd2+、Zn2+、Pb2+具有很强的螯合吸附能力,吸附容量分别可以达到0.42、0.40、0.35、0.31mmol/g。体系的pH对吸附容量影响较大,吸附行为服从Langmuir和Freundlich吸附模型。使用0.1mol/L的盐酸溶液就可实现重金属离子的解吸。通过反复吸附-解吸实验证明ASA-PGMA/SiO2具有良好的重复使用性能。     

阳离子功能接枝微粒QPDMAEMA/SiO_2的制备及其对阿魏酸吸附特性的研究

使含有氨基的改性硅胶微粒表面的氨基与溶液中的过硫酸盐构成氧化-还原引发体系,实施了甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA)在硅胶微粒表面的引发接枝聚合,制得接枝微粒PDMAEMA/SiO2;又以氯乙胺为试剂,使接枝的大分子PDMAEMA的叔胺基团发生季铵化反应,实现了接枝微粒PDMAEMA/SiO2的季铵化(Quaternization)转变,制得了阳离子性功能接枝微粒QPDMAEMA/SiO2。采用红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)及Zeta电位测定等多种手段对两种微粒进行了表征。主要研究了温度对接枝聚合和季铵化转变反应的影响,优化了反应条件。还考察了功能接枝微粒QPDMAEMA/SiO2对阿魏酸的子吸附性能。研究结果表明,采用-NH2//S2O82-表面引发体系,可有效地实现DMAEMA的接枝聚合,适宜的反应温度为35℃;氯乙胺与接枝微粒叔胺基团之间的季铵化反应可顺利进行,适宜的反应温度为60℃,叔胺基团的季铵化度可达82%。凭借主-客体之间的强静电相互作用并协同以阳离子-π相互作用,功能接枝微粒QPDMAEMA/SiO2对阿魏酸可产生很强的吸附作用,在中性条件下,吸附容量高达187mg/g。     

复合型螯合吸附材料PEI/SiO2对铜离子吸附性能的研究

通过γ-氯丙基三甲氧基硅烷的媒介, 将聚乙烯亚胺(PEI)偶联接枝到硅胶微粒表面, 制备了复合型螯合吸附材料PEI/SiO2;研究了PEI/SiO2对Cu2 的吸附性能. 复合型螯合吸附材料PEI/SiO2对Cu2 具有强的螯合吸附能力;等温吸附数据符合Langmuir方程, 且吸附量随温度升高而增大;pH对吸附量有很大的影响, pH 7时, 吸附量最高.     

新型表面分子印迹法制备苦参碱印迹材料及其分子识别特性

通过γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的媒介, 将功能大分子聚甲基丙烯酸(PMAA)偶合接枝到硅胶微粒表面, 形成了接枝微粒PMAA/SiO₂, 采用本课题组建立的新型分子表面印迹技术, 以生物碱苦参碱(来源于苦豆子)为模板分子, 乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)为交联剂, 对接枝在硅胶表面的PMAA大分子链进行了分子印迹, 制备了苦参碱表面分子印迹材料MIP-PMAA/SiO₂. 以另一种生物碱金雀花碱(亦来源于苦豆子)为对比物, 采用静态与动态两种方法研究了MIP-PMAA/SiO₂对苦参碱的结合性能与分子识别特性. 实验结果表明, 印迹材料MIP-PMAA/SiO₂对苦参碱具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性, 相对于金雀花碱(与苦参碱共存于苦豆子植物中, 且结构彼此相似), 识别选择性系数为8.14. 此外, 印迹材料MIP-PMAA/SiO₂也具有良好的解吸性能, 以含氯化钠的乙酸水溶液作为洗脱液, 17个床体积内解吸率达到99.77%.     

生物碱分子表面印迹聚合物材料的设计与制备及其分子识别特性

采用巯基/偶氮二异丁腈(AIBN)表面引发体系,实现了甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)在微米级硅胶微粒表面的引发接枝聚合,制得接枝微粒PGMA/SiO2;然后使接枝大分子PGMA的环氧基团与间二氨基苯磺酸钠(SAS)分子中的对位氨基发生开环反应,将苯磺酸钠基团键合在接枝大分子侧链,制得苯磺酸盐功能化的接枝微粒SAS-PGMA/SiO2。 在对功能微粒SAS-PGMA/SiO2与苦参碱分子间的相互作用进行考察研究的基础上,以戊二醛为交联剂,实施了苦参碱分子的表面印迹,制备了苦参碱分子表面印迹材料MIP-SASP/SiO2。 实验结果表明,在近中性溶液中,功能接枝微粒SAS-PGMA/SiO2与苦参碱分子间存在静电相互作用,以此为基础所设计与制备的表面印迹材料MIP-SASP/SiO2对苦参碱分子具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性。 相对于对照物金雀化碱而言,该印迹材料对苦参碱的识别选择性系数为10.7。     

螯合吸附材料PAO/SiO_2对重金属离子的螯合吸附行为

将丙烯腈接枝聚合在微米级硅胶微粒表面,经偕胺肟化转变,制得了接枝有聚偕胺肟(PAO)的复合型螯合吸附材料PAO/SiO2。本文重点考察了螯合吸附材料PAO/SiO2对几种重金属离子的螯合吸附行为,深入地研究了吸附机理。研究结果表明,偕胺肟基团与重金属离子之间的静电作用与配位螯合作用的协同,导致PAO/SiO2对重金属离子产生强的螯合吸附作用。在可抑制金属离子水解的pH范围内,介质的pH值越高,PAO/SiO2的螯合吸附能力越强;PAO/SiO2对性质不同的金属离子的吸附性能是有差别的,吸附容量的顺序为Cu2+Ni2+Pb2+Cd2+。     

在接枝微粒PS/SiO2上固载季铵盐及初步应用

采用"grafting from"的方式在溶液聚合体系中将苯乙烯(St)接枝聚合在微米级硅胶表面,制备了接枝微粒PS/SiO2;使用新型氯甲基化试剂1,4-二氯甲氧基丁烷,对接枝的聚苯乙烯进行了氯甲基化反应,制得了接枝有氯甲基聚苯乙烯(CMPS)的接枝微粒CMPS/SiO2;使用叔胺试剂对CMPS大分子链上的苄氯基团实施了季铵化反应,最终制得了固载有季铵盐(Quaternary salt)的复合型功能微粒QPS/SiO2.用红外光谱(FTIR)与化学分析法对功能微粒QPS/SiO2的化学结构与组成进行了表征;研究了各种因素对CMPS/SiO2季铵化反应的影响规律;初步考察了QPS/SiO2对大肠杆菌的(E.coil)抗菌性能.研究结果表明,接枝微粒CMPS/SiO2的季铵化反应比较容易进行;溶剂性质、叔胺试剂的种类及温度对CMPS/SiO2的季铵化反应均有影响.使用CMPS的良溶剂和用位阻小的叔胺试剂,所得产物的季铵化度均较高.QPS/SiO2具有很强的抗菌活性.使用很小的剂量(10 g/L)、在很短的接触时间内(3 min)抗菌率即可达100%,是一种优良的水不溶抗菌材料;QPS/SiO2的季铵化度越高,其抗菌活性越高;使用碳氢链较长的三丁胺制备的QPS/SiO2,其抗菌性能明显优于使用三乙胺制备的QPS/SiO2.     

氨基-铈盐氧化还原体系引发对苯乙烯磺酸钠在硅胶微粒表面的接枝聚合

使用偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS)对微米级硅胶微粒进行表面化学改性,将氨基引入硅胶微粒表面,构成氨基-Ce(Ⅳ)盐氧化-还原引发体系。研究了在其作用下对苯乙烯磺酸钠(SSS)在硅胶微粒表面的接枝聚合,制得了具有较高接枝度(18g/100g)的接枝微粒PSSS/SiO2。采用FTIR、SEM及TGA等方法对接枝微粒进行表征。考察了对该表面引发接枝聚合体系接枝度影响的主要因素。结果表明,氨基-Ce(Ⅳ)盐体系可以有效地引发乙烯基单体在固体微粒表面的接枝聚合,氨基的质子化对产生自由基的引发步骤具有负影响;为提高PSSS的接枝度,引发剂溶液(铈盐+硫酸)宜采用滴加的方式加入;适宜的单体浓度为14(wt)%;接枝聚合宜在50℃下进行。接枝微粒PSSS/SiO2是一种功能复合微粒,凭借离子交换作用,对重金属离子和稀土离子均可产生强的吸附作用。     

功能微球PEI-CPGMA的制备及其对胆红素的吸附特性

以乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,采用悬浮聚合法制备了平均粒径为100 μm的交联聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(CPGMA)微球,然后通过胺基与环氧键之间的开环反应,将聚乙烯亚胺(PEI)偶合接枝在微球表面,制得了表面接枝PEI的功能微球PEI-CPGMA.研究了功能微球对胆红素的吸附性能,考察了接枝度、介质pH、离子强度等因素对微球吸附性能的影响.静态吸附实验结果表明:功能微球对胆红素具有强吸附能力,等温吸附满足Freundlich吸附方程,饱和吸附量可达14.1 mg/g;介质的pH对微球吸附性能有很大的影响,在近中性(pH=6)溶液中,接枝微球对胆红素的吸附能力最强,而在酸性与碱性溶液中吸附能力都比较弱;离子强度对吸附作用表现出微弱的增效作用;微球表面PEI的接枝度越高,吸附能力越强.     

接枝型偕胺肟树脂/SiO_2功能复合微粒的制备

用偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对微米级硅胶进行了表面化学改性,采用溶液聚合法,在改性硅胶微粒表面接枝丙烯腈(AN),制备了接枝微粒PAN/SiO2。用盐酸羟胺对接枝PAN进行偕胺肟(AO)化转变,制得了接枝有偕胺肟树脂(PAO)的复合型功能微粒PAO/SiO2。采用红外光谱(FT-IR)、热失重(TGA)及扫描电子显微镜(SEM)等测试技术,对接枝微粒PAN/SiO2以及功能微粒PAO/SiO2进行了表征,考察了制备条件对AN的接枝聚合过程及对PAN的偕胺肟化转变过程的影响规律。结果表明,适宜的接枝聚合条件为:引发剂质量分数为1.5%,反应温度为75℃。接枝聚合5h可制得接枝度为0.14g/g的接枝微粒PAN/SiO2。受偕胺肟基团空间位阻的影响,PAN的偕胺肟化转变反应不能进行彻底,适宜的PAN/SiO2偕胺肟化转变反应条件为:介质pH值为6～7,温度70℃,反应时间4h。所制得的功能微粒PAO/SiO2腈基转化率约为78%。     

咖啡因替代物(茶碱)分子表面印迹材料的制备及其分子识别特性研究

采用巯基-过氧化苯甲酰(BPO)氧化还原引发体系,先实现了甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)在微米级硅胶微粒表面的引发接枝聚合,制得接枝微粒PGMA/SiO2.使接枝大分子PGMA的环氧基团与5-氨基水杨酸(ASA)发生开环反应,将水杨酸基团键合在接枝大分子侧链,制得功能接枝微粒SA-PGMA/SiO2,并对其化学结构与表面电性能进行了表征.考察研究了功能微粒SA-PGMA/SiO2与咖啡因替代物茶碱分子之间的相互作用力.研究表明,微粒SA-PGMA/SiO2与茶碱分子之间存在有强的次价键力(静电和氢键相互作用).在此基础上,采用本课题组建立的新型分子表面印迹技术,以咖啡因替代物茶碱为模板分子,乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)为交联剂,对接枝在硅胶表面的功能大分子链SA-PGMA进行了交联印迹,制备了茶碱分子表面印迹材料MIP-SAP/SiO2,深入考察研究了其分子识别特性.实验结果表明,相对于两种对照物甘油茶碱和苦参碱,印迹材料MIP-SAP/SiO2对茶碱分子具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性,相对于甘油茶碱,印迹材料对茶碱的识别选择性系数为7.72.     

构建巯基-Ce(Ⅳ)盐氧化还原引发体系实现丙烯腈在硅胶微粒表面的高效接枝聚合

使用偶联剂γ-巯丙基三甲氧基硅烷(MPMS,KH-590),对微米级硅胶微粒进行了表面化学改性,将巯基引入硅胶微粒表面(SiO2-MPMS),构成巯基-Ce(Ⅳ)盐氧化-还原引发体系,探索研究了丙烯腈在硅胶微粒表面的引发接枝聚合,制得了高接枝度(30 g/100g)的接枝微粒SiO2-MPMS-g-PAN.采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)及热重分析(TGA)等方法对接枝微粒SiO2-MPMS-g-PAN进行了表征.在此基础上,重点研究了主要因素对巯基-Ce(Ⅳ)盐体系引发AN接枝聚合的影响.研究结果表明,类似于羟基-Ce(Ⅳ)盐体系,巯基-Ce(Ⅳ)盐体系也可以有效地引发乙烯基单体在固体微粒表面接枝聚合.与在固体微粒表面引入可聚合双键的"grafting through"接枝聚合法相比,铈盐引发的接枝聚合,由于活性位点居于载体表面,故具有高的接枝度,是一种高效率的表面引发接枝法.为制得高接枝度的接枝微粒SiO2-MPMS-g-PAN,本研究体系适宜的酸浓度为0.25 mol/L;Ce(Ⅳ)盐浓度为5.0×10-3 mol/L;接枝聚合宜在50℃下进行.     

接枝微粒PGMA／SiO2固载的金属卟啉仿生催化剂的制备

采用"接枝"法将甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝聚合到硅胶微粒表面,通过环氧键与羟基的开环成醚反应,进而将小分子的对羟基苯基卟啉化学键合在接枝微粒PGMA/SiO2表面,再与金属锰配位,从而制得了PGMA/SiO2固载的金属卟啉仿生催化剂(MnP-PGMA/SiO2);并用红外光谱法和原子吸收光谱法进行了表征;重点研究了对羟基苯基卟啉在接枝微粒PGMA/SiO2表面键合反应的规律;初步考察了MnP-PGMA/SiO2对分子氧氧化乙苯为苯乙酮的催化作用。实验结果表明:在键合反应中以4.5mL三乙胺为催化剂,在70℃下反应8h,可制得卟啉键合量为69.36μmol/g的键合微粒HPP-PGMA/SiO2;HPP-PGMA/SiO2与锰配位时,在64℃下反应8h,得到锰有效配位程度为92.34%的固体催化剂MnP-PGMA/SiO2。在催化分子氧氧化乙苯为苯乙酮的过程中,固体催化剂MnP-PGMA/SiO2具有高的催化活性。     

阳离子单体DAC及其聚合物与牛血清白蛋白之间的相互作用

以紫外吸收光谱和荧光发射光谱为手段,研究了阳离子单体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)与牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用。采用表面引发接枝聚合法制备了接枝微粒SiO2-g-PDAC,探索研究了接枝大分子PDAC与BSA之间的相互作用及作用机理。研究结果表明:在水溶液中,单体DAC与BSA之间可产生强静电相互作用,凭借此强次价键力,单体DAC与BSA可形成主-客体复合物,且在中性溶液中,单体DAC与BSA之间的静电相互作用最强。接枝大分子PDAC与BSA之间也具有强静电相互作用,接枝微粒SiO2-g-PDAC对BSA可产生强吸附作用。当介质的pH在BSA的等电点(4.7)附近时,接枝微粒对BSA的吸附容量最大;升高温度不利于主-客体之间的静电相互作用,接枝微粒对BSA的吸附容量随温度升高而降低。     

构建芳叔胺-BPO氧化还原引发体系实现苯乙烯在硅胶微粒表面的高效接枝聚合

首先使用偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS)对微米级硅胶微粒进行了表面改性,制得表面带有伯胺基的改性微粒SiO2-AMPS,接着使4-(二乙氨基)水杨醛(DEAS)与微球SiO2-AMPS发生席夫碱反应,制得表面含有芳叔胺基的改性微粒SiO2-DEAS.使改性微粒SiO2-DEAS表面的芳叔胺基团与溶液中的BPO构成氧化-还原引发体系,实现了油溶性单体苯乙烯(St)在硅胶微粒表面的引发接枝聚合,制得了高接枝度(27 g/100g)的接枝微粒SiO2-DEAS-g-PSt.采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)及热重分析(TGA)等方法对接枝微粒SiO2-DEAS-g-PSt进行了表征.在此基础上,重点研究了主要因素对芳叔胺-BPO体系引发St接枝聚合的影响.研究结果表明,与在固体微粒表面引入可聚合双键的"穿过接枝"(grafting through)法相比,芳叔胺-BPO体系引发的接枝聚合,由于活性位点位于载体表面,故具有高的接枝度,是油溶性单体的一种高效率的表面引发接枝法.为制得高接枝度的接枝微粒SiO2-DEAS-g-PSt,适宜的温度为50℃,适宜的BPO用量为单体的3 wt%左右,适宜的单体浓度为10 wt%.