基于二氧化硅负载的分子印迹壳层的制备、表征及分子识别的研究

发布时间：2017-09-23 12:19

  本文关键词：基于二氧化硅负载的分子印迹壳层的制备、表征及分子识别的研究

  更多相关文章： 表面分子印迹技术 纳米分子印迹壳层 罗丹明B 邻苯二甲酸二苄酯 饮料 红酒 食品包装材料

【摘要】：近年来,全球各类食品安全事件频发,严重的打击了消费者对食品安全的信心。因此与食品监管相关的各类新检测技术的研究成为热点。然而食品样品基底十分复杂,待测物的含量通常较低(痕量),所以在仪器检测之前,需要对样品进行大量的前处理。实验室常用的前处理方法如:液液萃取、固相萃取等,对目标物的选择性差,干扰物对待测物的定性/定量造成了极大的影响,因此建立一种快速、简便、对目标物具有高度选择性的前处理方法是非常必要的。分子印迹聚合物(MIPs)是对目标物具有专一识别特点的一类新型高分子材料。其中以纳米或微米粒子为载体,在其表面上采用表面分子印迹技术(SMIT)制备分子印迹聚合物的技术是一个日趋重要的研究领域。与传统分子印迹技术相比,具有传质速度快,吸附时间短和识别能力强的优势。本文分别以食品标准中禁止添加的罗丹明B(Rh B)和食品包装材料中的塑化剂邻苯二甲酸二苄酯(DBz P)为研究对象,制备了以它们为模板的三种不同类型的表面分子印迹聚合物(SMIPs),对其结构、形貌、吸附性能进行测试,并结合实际样品的应用进行了研究。主要研究内容如下:(1)基于二氧化硅负载的纳米分子印迹壳层的制备及识别与检测RhB的研究本章以St?ber法制备的纳米SiO_2为载体,再以RhB为模板,在其表面采用SMIT成功制备了纳米分子印迹壳层。采用FT-IR、TEM和SEM对其进行结构表征并进行了一系列的吸附性能实验。动力学吸附实验结果表明该印迹聚合物(Rh B-SMIPs)的平衡吸附时间约为20 min,吸附行为符合伪二级动力学。同时对不同温度和p H条件下的静态吸附实验进行了研究,并采用Langmuir模型、Freundlich模型和Scatchard模型对实验数据进行拟合,发现Langmuir模型与实验数据的吻合度比Freundlich模型更高,表明Rh B-SMIPs具有单分子层吸附的特点;Scatchard拟合结果证实了Rh B-SMIPs仅含有一种结合位点,且印迹位点为均相分布;在柠檬黄(Ly)、橙黄(Org)、柯衣定(Chd)和日落黄(Sy)存在条件下,选择性吸附结果表明Rh B-SMIPs对Rh B比其他几类物质具有显著性识别;Rh B-SMIPs经过10次循环吸附实验后,吸附效率仍然保持在87.3%以上,表明Rh B-SMIPs具有较长的使用寿命。以Rh B-SMIPs为萃取材料结合UPLC检测,红酒和饮料中加标Rh B的回收率在91.6-93.5%之间,相对标准偏差低于5%。(2)单分散的二氧化硅微球表面印迹壳层的制备及识别与检测DBzP的研究本章以St?ber和“种子生长法”相结合获得的微米SiO_2为载体,再以DBz P为模板,采用SMIT在其表面成功制备了单分散的纳米分子印迹壳层。采用FT-IR和SEM对其进行结构表征,同时进行了一系列的吸附性能实验。动力学吸附实验结果表明DBz P-SMIPs达到平衡吸附时间约为30 min,吸附行为符合伪二级动力学。同时对不同温度条件下的静态吸附实验进行了研究,并采用Langmuir模型、Freundlich模型和Scatchard模型对实验数据进行拟合,发现Langmuir模型与实验数据的吻合度比Freundlich模型更高;室温条件下,Langmuir拟合下的理论最大吸附量达到62.6 mg·g-1。Scatchard分析结果证实DBz P-SMIPs仅含有一种结合位点,且印迹位点为均相分布。在邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二辛脂(DOP)存在条件下,选择性吸附结果表明DBz P-SMIPs对DBz P具有显著性识别;DBz P-SMIPs用作萃取材料结合UPLC检测,DBz P在包装材料的加标回收率为88.8-93.1%,相对标准偏差小于6%。(3)单分散的二氧化硅微球表面高密度双模板印迹壳层的制备及同时识别与检测Rh B和DBz P本章以第三章制备方法获得的SiO_2为载体,以Rh B和DBz P为共同模板,采用SMIT成功制备了高密度双模板纳米印迹壳层。采用FT-IR和SEM对其进行结构表征,并进行了一系列的吸附性能实验。动力学吸附实验结果表明Rh B和DBz P在DSMIPs达到平衡吸附的时间约为45 min,吸附行为均符合伪二级动力学。静态吸附实验结果表明Langmuir模型与实验数据的吻合度均比Freundlich模型更高。Rh B和DBz P的理论最大吸附量分别为42.3 mg·g-1和37.8 mg·g-1。Scatchard拟合结果证实DSMIPs的印迹壳层含有两类结合位点,分别对应于Rh B和DBz P的印迹过程。选择性吸附实验结果表明Rh B和DBz P在DSMIPs上的吸附量明显高于柠檬黄(Ly)、邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)和抗蚜威(Pm B)三种竞争物。DSMIPs用作萃取剂结合UPLC技术,同时检测饮料中加标Rh B和DBz P,其回收率分别为86.37-92.76%和84.52-91.26%,相对标准偏差分别小于6%和5.2%。
【关键词】：表面分子印迹技术 纳米分子印迹壳层 罗丹明B 邻苯二甲酸二苄酯 饮料 红酒 食品包装材料
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631.3;TS207.3
【目录】：

• 摘要2-4
• Abstract4-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 分子印迹技术11-20
• 1.1.1 分子印迹技术的概述11
• 1.1.2 分子印迹技术的基本原理11-13
• 1.1.3 分子印迹聚合物的合成13-16
• 1.1.3.1 分子印迹聚合物的合成过程13-14
• 1.1.3.2 分子印迹聚合物的合成方法14-16
• 1.1.4 表面分子印迹技术的制备方法16-18
• 1.1.4.1 牺牲载体法16
• 1.1.4.2 电聚合法16-17
• 1.1.4.3 接枝共聚法17-18
• 1.1.5 表面分子印迹技术的应用18-20
• 1.1.5.1 食品检测中的应用18-19
• 1.1.5.2 生物检测中的应用19
• 1.1.5.3 环境检测中的应用19
• 1.1.5.4 其他应用19-20
• 1.2 罗丹明B和邻苯二甲酸二苄酯的简介20-21
• 1.3 混合模板分子印迹聚合物21
• 1.4 本论文的研究意义和研究内容21-23
• 1.4.1 本论文的研究意义21-22
• 1.4.2 本论文的研究内容22-23
• 第二章 罗丹明B表面分子印迹聚合物的制备及吸附性能研究23-40
• 2.1 引言23
• 2.2 实验部分23-28
• 2.2.1 实验仪器与试剂23-24
• 2.2.2.1 实验仪器23-24
• 2.2.2.2 实验试剂24
• 2.2.2 液相色谱条件24
• 2.2.3 试验方法24-25
• 2.2.3.1 纳米SiO_2的合成24-25
• 2.2.3.2 纳米SiO_2表面改性25
• 2.2.3.3 RhB-SMIPs的制备25
• 2.2.4 吸附性能测试25-27
• 2.2.4.1 RhB-SMIPs吸附试验介质pH的选择25-26
• 2.2.4.2 动力学吸附性能测试26
• 2.2.4.3 等温吸附性能测试26
• 2.2.4.4 选择性吸附性能测试26-27
• 2.2.4.5 吸附-脱附循环吸附性能研究27
• 2.2.5 实际样品测定27-28
• 2.3 结果与讨论28-39
• 2.3.1 RhB-SMIPs的制备28
• 2.3.2 表征结果28-31
• 2.3.2.1 傅里叶变换红外光谱分析28-29
• 2.3.2.2 扫描和透射电镜分析29-31
• 2.3.3 聚合物的吸附性能研究31-38
• 2.3.3.1 RhB-SMIPs吸附试验介质pH的选择31-32
• 2.3.3.2 吸附动力学性能研究32-33
• 2.3.3.3 等温吸附性能研究33-36
• 2.3.3.4 选择性吸附研究36-37
• 2.3.3.5 循环再生吸附性能研究37-38
• 2.3.4 实际样品测定与加标回收实验38-39
• 2.4 结论39-40
• 第三章 邻苯二甲酸二苄酯表面印迹聚合物的制备及吸附性能研究40-56
• 3.1 引言40-41
• 3.2 实验部分41-45
• 3.2.1 实验仪器与试剂41
• 3.2.1.1 实验仪器41
• 3.2.1.2 实验试剂41
• 3.2.2 液相色谱条件41-42
• 3.2.3 试验方法42-43
• 3.2.3.1 微米SiO_2的合成42
• 3.2.3.2 微米SiO_2表面改性42
• 3.2.3.3 DBzP-SMIPs的制备42-43
• 3.2.4 吸附性能测试43-45
• 3.2.4.1 动力学吸附性能测试43
• 3.2.4.2 等温吸附性能测试43
• 3.2.4.3 选择性吸附性能测试43-44
• 3.2.4.4 吸附-脱附循环吸附性能研究44-45
• 3.2.5 实际样品测定45
• 3.3 结果与讨论45-54
• 3.3.1 分子印迹聚合物的制备45-46
• 3.3.2 表征结果46-48
• 3.3.2.1 傅里叶变换红外光谱分析46-47
• 3.3.2.2 扫描电镜分析47-48
• 3.3.3 聚合物的吸附性能研究48-54
• 3.3.3.1 吸附动力学性能研究48-49
• 3.3.3.2 等温吸附性能研究49-52
• 3.3.3.3 选择性吸附研究52-53
• 3.3.3.4 循环再生吸附性能研究53-54
• 3.3.4 实际样品测定与加标回收实验54
• 3.4 结论54-56
• 第四章 罗丹明B-邻苯二甲酸二苄酯双模板表面分子印迹聚合物的制备及吸附性能研究56-70
• 4.1 引言56
• 4.2 实验部分56-60
• 4.2.1 实验仪器与试剂56-57
• 4.2.1.1 实验仪器56-57
• 4.2.1.2 实验试剂57
• 4.2.2 液相色谱条件57
• 4.2.3 试验方法57-58
• 4.2.3.1 微米SiO_2的合成57-58
• 4.2.3.2 微米SiO_2表面改性58
• 4.2.3.3 DSMIPs的制备58
• 4.2.4 吸附性能测试58-59
• 4.2.4.1 动力学吸附性能测试58
• 4.2.4.2 等温吸附性能测试58
• 4.2.4.3 选择性吸附性能测试58-59
• 4.2.5 实际样品测定59-60
• 4.3 结果与讨论60-68
• 4.3.1 DSMIPs的制备60
• 4.3.2 表征结果60-61
• 4.3.2.1 傅里叶变换红外光谱分析60-61
• 4.3.2.2 扫描电镜分析61
• 4.3.3 聚合物的吸附性能研究61-67
• 4.3.3.1 吸附动力学性能研究61-63
• 4.3.3.2 等温吸附性能研究63-66
• 4.3.3.3 选择性吸附研究66-67
• 4.3.4 实际样品测定与加标回收实验67-68
• 4.4 结论68-70
• 结论70-71
• 参考文献71-81
• 附录81-83
• 硕士在读期间发表论文情况83-84
• 致谢84-87

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