新型多齿功能单体的合成及在离子印迹中的应用

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离子印迹(IIT)是以金属离子作模板,通过离子与功能单体间静电、配位等相互作用形成主客体配合物,再通过聚合反应得到印迹聚合物的技术。聚合后所得的离子印迹聚合物(IIP)有与模板相匹配的三维孔穴,可特异性识别目标离子。IIP具有特异性强、成本低、化学性质稳定等优点。但是,在目前的离子印迹领域的相关研究中,印迹聚合物存在选择性低的问题,主要原因是多数离子具有相同的电荷、相似的离子半径。在离子印迹聚合过程中,功能单体与模板的配位作用对聚合物选择性具有直接的影响。然而在目前研究中,可使用的功能单体数目十分有限,在印迹领域所使用的功能单体多是单官能团单体,很少有对多官能团单体的研究。本文依据EDTA结构及其良好的离子配位能力,将N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷进行衍生化制备得到一种新型的多齿胺羧型硅氧烷化合物(AAPTS-COOH),以它作为功能单体,以提高印迹聚合物的选择性。相比于其他的合成方法,溶胶-凝胶法具有操作简便、对环境污染小的优点,所以本文分别以Cu2+及Ni2+为模板离子,通过溶胶-凝胶法制备铜离子印迹聚合物(Cu2+-IIP)与镍离子印迹聚合物(Ni2++-IIP)。具体内容如下:1.对分子印迹、离子印迹的现状、存在的问题进行概括整理。2.将AAPTS衍生化制备结构与EDTA相似的AAPTS-COOH,以此为功能单体,Cu2+为模板离子,TEOS为交联剂,通过溶胶-凝胶法制备Cu2+-IIP。采用正交试验设计对模板单体比、单体交联剂比、催化剂浓度进行优化,得到具有最佳选择性的Cu2+-IIP。本文讨论了pH对Cu2+-IIP选择性系数和印迹因子影响,评价Cu2+-IIP的吸附平衡时间、最大吸附容量以及干扰离子浓度对选择性的影响。将Cu2+-IIP用作固相萃取(SPE)吸附剂,建立了用于检测废水、湖水样品中Cu2+的分析方法,并对分析方法中上样pH、洗脱剂酸度、洗脱体积进行优化,得到最佳的SPE程序。4.基于Cu2+-IIP的合成条件,通过适当调整催化剂浓度和聚合的pH,更换模板离子为Ni2+,在相同条件下制备得到Ni2+-IIP。对Ni2+-IIP进行选择性的评价并建立Ni2+-IIP/SPE-FAAS的分析方法,优化上样pH、洗脱剂酸度、洗脱体积后,将该方法用于废水样品中Ni2+的检测。研究表明,以AAPTS-COOH为功能单体合成的铜离子和镍离子印迹聚合物,具有优良的选择性,并在结合SPE对实际样品的分离中也有很好的性能,展现了本方法合成的多齿功能单体在离子印迹中的通用性,为进一步开发高选择性的离子印迹分离方法提供了新的思路。
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