钛、硅纳米杂化分子印迹聚合物的制备及表征

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1、摘要论文题目：钛、硅纳米杂化分子印迹聚合物的制备及表征研究生：姚清照指导老师：周钰明在强超声波的条件下，用硅烷偶联剂丫．(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH570)分别对纳米Ti02及纳米Si02进行化学改性，得到KH570．M．Ti02及KH570．M—Si02，并分别将它们与模板分子、功能单体甲基丙烯酸(MAA)、交联剂EDMA发生印迹聚合反应制得块状、纳米微球状钛纳米杂化分子印迹聚合物和核壳结构的硅纳米杂化分子印迹聚合物。采用傅里叶红外光谱(FT．m)、紫外．可见光谱(UV-vis)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和热重分析(TG)等方法对钛、硅纳米杂化分子印迹聚合物的微观

2、结构以及成份进行了分析，测定了钛、硅纳米杂化分子印迹聚合物对模板分子的吸附性能，主要研究内容和结果如下：1、纳米Ti02杂化分子印迹聚合物的制备及表征以乙氧呋草黄为模板分子、甲基丙烯酸(MAA)为功能单体、硅烷偶联剂KH570作为有机网络与无机纳米粒子联系的桥梁，紫外光引发聚合制备了块状纳米Ti02杂化分子印迹聚合物。在强超声波的作用下KH570和纳米Ti02以化学键Si—O．Ti牢固联结在一起，得到了分散性良好、粒径约为25rim的KH570．M-Ti02。在预聚合溶液中模板分子乙氧呋草黄与功能单体MAA之间存在氢键作用力，两者可形成主客体预聚物。杂化分子印迹聚合物(MIP)中存在功能基团

3、的．COOH，使得印迹位点对模板分子具有识别能力。纳米Ti02杂化MIP在943cml处出现Si．O．1fi红外伸缩振动特征峰，表明硅烷偶联剂KH570通过乙烯基和硅醇基成功地将Ti02纳米粒子引入到由EDMA和MAA交联成的有机网络中，以化学键联结形成纳米杂化MIP。在加入Ti02纳米粒子形成纳米Ti02杂化MIP后，MIP的热稳定能得到了较大的提高：失重10％时纳米Ti02杂化MIP的失重平台是300。C，而单纯有机MIP的失重平台是250℃。同非分子印迹聚合物(N口)相比较MIP显示出更为疏松且高低不平的表面，在MIP的表面可以清楚地观察到印迹孔穴的存在；同单纯有机M口相比Ti02纳米

4、杂化MIP具有更大的表面积，更加规整有序东南大学博士学位论文的印迹孔穴位点。MIP对模板分子乙氧呋草黄的吸附量随着吸附时间的延长而增加，Mm对模板分子的吸附作用主要集中于120rain以内，在0"120rain这段时间内吸附速率很快，120min后吸附量趋于饱和；同纯有机MP相比较，纳米Ti02杂化的MIP对模板分子乙氧呋草黄的吸附量更大、吸附速率更快。2、纳米Ti02杂化分子印迹微球的制备及表征在600W超声波的作用的条件下，利用对Ti02溶胶进行化学改性，得到了表面具有功能基团C=C粒径大约20rim的KH570改性Ti02(KH570一M—Ti02)。在偶氮二异丁腈(AIBN)的引发下

5、将KH570．M—Ti02与模板分子苄嘧磺隆(BSM)、功能单体MAA沉淀聚合制备了纳米Ti02杂化BSM分子印迹微球。在预聚合溶液中，模板分子BSM与功能单体MAA之间存在氢键作用力。在沉淀聚合的过程中采用分步升温合成法，使得KH570．M．Ti02和有机功能单体MAA之间发生共聚反应，避免了有机无机两相的分离，制备出粒径分别为200nm、100nm的纳米Ti02杂化分子印迹微球。由于纳米Ti02杂化印迹微球中存在功能基团一COOH，所以印迹微球具有对模板分子的识别能力。将在同样的聚合条件下所制备的纯有机分子印迹微球和杂化分子印迹微球相比，杂化分子印迹微球粒径变得更小；在有机功能单体量和比

6、例一定的条件下，随着加入KH570．M．Ti02量的增加，生成的纳米杂化微球粒径也越小；要得到规整的分子印迹微球，在一定量有机功能单体中加入KH570．M．Ti02的量必须控制在一定范围内。纯有机分子印迹微球及Ti02杂化分子印迹微球对模板分子BSM的吸附速率分别为O．21、0．39mg．g-1．rain"1；Ti02杂化分子印迹微球对BSM的吸附速率是纯有机分子印迹微球的1．6倍；随着Ti02杂化分子印迹微球中纳米Ti02含量的增加，Ti02杂化分子印迹微球对模板分子BSM的吸附速率也有所增加。在印迹聚合物微球中引入纳米Ti02，可以使得印迹位点更加规则有序，有利于模板分子快速到达印迹位点

7、，从而提高了M口对模板分子的吸附速率。3、纳米Si02表面核壳结构印迹微球的制备及表征用Stober法制备了单分散性良好的纳米Si02小球。以苄嘧磺隆(BSM)为模板分子、甲基丙烯酸(MAA)为功能单体、EDMA为交联剂、以纳米Si02为载体，Ⅱ摘要采用表面分子印迹技术，制备了对BSM有较好选择性的核壳结构的印迹聚合物微球Si02@BSM．MIP。在Si02@BSM．MIP中核是纳米Si02粒子，壳是由MAA