分子印迹的核-壳纳米材料的合成及性能研究

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分子印迹技术(molecular imprinting technique,MIT)是指制备出对目标分子具有特异性识别功能聚合物(molecularly imprinted polymers,MIPs)的一项较为成熟的技术。分子印迹聚合物具有适用范围广、可塑性强、稳定性好和选择性好等优点,特别是其高度交联的刚性基质极其有利于特定识别位点地形成,并能够选择性地与检测分子结合,达到对目标检测分子选择性识别的目的。量子点(quantum dots,QDs)是一类具有独特尺寸依赖性的准零维纳米晶粒,具有荧光强度高、半宽窄、稳定性好等优点,以量子点为发光源制备的新型分子印迹荧光传感器将同时具备量子点优良的光学性能和分子印迹的高选择性,对于特异性识别复杂体系中高危污染因子具有实际意义。抗生素和酚类有机物是环境中常见的高危污染物,化工生产过程中废水处理不当、原料运输过程中泄漏和欠发达地区医学用药不规范等都会使高危污染物流入环境中,对水环境系统和人体健康造成巨大的危害。氯霉素对人体造血系统存在影响,会引起一系列症状,如发育不全、再生障碍性贫血、血小板和白细胞减少等。酚类污染物会导致动物和人体生殖器障碍、行为异常、生殖能力下降、免疫系统和神经系统受损等。因此,基于高危污染物的危害和为确保国民的身体健康与环境地可持续、可再生发展,对以上几种物质地控制和监测显得尤为重要。本课题以量子点为载体,通过反相微乳技术创新性的合成出具有良好选择性和荧光性能的分子印迹荧光传感器;利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶红外吸收光谱仪(FT-IR)和分子荧光分光光度计等多种测试手段深入探究了分子印迹荧光传感器的形貌、结构、组成和光学性能;利用荧光猝灭法实现对环境水样中的氯霉素和2,4,6-三氯苯酚地快速、灵敏和可靠的特异性识别。本文具体研究工作分二部分:(1)分子印迹二氧化硅包覆CdTe QDs荧光猝灭法测定环境中痕量氯霉素以巯基乙酸(TGA)为稳定剂,通过水相合成法制备出巯基乙酸修饰的CdTe QDs,并以其作为分子印迹荧光传感器的信号源。然后,以APTS为功能单体,以TEOS为交联剂,以氯霉素为印迹模板分子,采用反相微乳技术成功制备了分子印迹荧光传感器(MIP@SiO2@QDs)。利用透射电镜、红外光谱、扫描电镜和荧光分光光度计等分析表征手段对MIP@SiO2@QDs的形貌及光学性质进行表征。结果表明,所制备的传感器呈球形,粒径大小均匀,具有高的荧光发射强度。并探究了pH值和反应时间等对MIP@SiO2@QDs荧光强度的影响,确定了最佳检测条件。荧光猝灭实验表明,传感器对氯霉素具有良好地响应,氯霉素浓度与信号在1400μmol/L的范围内呈良好的线性关系,检出限为0.35μmol/L。选择性实验表明,所制备的传感器对氯霉素具有较好的选择性识别能力,并将其用于实际环境水样中氯霉素地测试,加标回收率令人满意。(2)分子印迹二氧化硅微球包覆CdSe@CdS QDs的新型荧光传感器及其对2,4,6-三氯苯酚检测研究以1-十八烯和(肉)豆蔻酸为配体,在高温条件下合成了(肉)豆蔻酸/十八烯修饰的高质量油相CdSe@CdS QDs,然后将功能单体APTS修饰到量子点的表面,使模板分子即2,4,6-三氯苯酚可以通过氢键相互作用的方式自发组装到量子点表面。然后,利用反相微乳技术,以TEOS为交联剂,以氨水为引发剂,成功制备分子印迹荧光传感器(MIP@SiO2@QDs)。通过透射电镜、红外光谱、XRD、扫描电镜和荧光分光光度计等表征手段对MIP@SiO2@QDs的形貌及光学活性进行表征。表征结果显示,所制备的传感器呈球形,尺寸均一,分散性也较好。检测结果表明,所制备的传感器具有良好的选择性、抗干扰能力强、耐酸碱的能力和良好的稳定性。2,4,6-三氯苯酚浓度与信号在51000μmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为0.9μmol/L,并成功用于环境水样中2,4,6-三氯苯酚的灵敏、快速检测。
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