碳基双酚A温敏性分子印迹聚合物的制备及其吸附性能测试

发布时间：2017-10-05 15:31

  本文关键词：碳基双酚A温敏性分子印迹聚合物的制备及其吸附性能测试

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【摘要】：分子印迹聚合物(MIPs)是采用分子印迹技术(MIT)制备且能够特异识别目标分子的形状、大小和特定官能团的一种新型智能高分子材料。在最近十几年,人们对MIPs的制备方法和应用领域方面的研究成果斐然,也因此激发了越来越多的研究者对分子印迹技术的探索,研究者开始在MIPs上加入了智能特性如磁性、温敏性、以及光响应性、双模板分子。本论文以水环境中危害人类健康的双酚A(BPA)为模板分子,以具有化学、物理、热稳定性能的碳球为基体,N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为温敏单体,采用两种方法,设计合成两种双酚A温敏性分子印迹聚合物(BPA-C@T-MIP),并对BPA-C@T-MIP的吸附性能、选择、再生性能进行了系列研究。本论文主要包括以下三个方面:(1)以绿色有机单糖葡萄糖为原料,采取水热法制得水热碳球(CSs),考察了温度(170℃、180℃、190℃)、时间(16 h、18 h、20 h)和浓度(0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L)对CSs形貌和表面官能团的影响,通过扫描电镜、红外仪器、热重等表征手段,得出了最优反应条件,180℃、18h、葡萄糖浓度0.2mol/L。碳球具有独特的结构和优良的物化性能,水热反应制备的碳球表面具有含氧官能团,然后对CSs进行乙烯基功能化后,将C=C双键接枝到了碳球表面,为后续制备分子印迹聚合物奠定基础。(2)采用两步法在碳球表面制备温敏性分子印迹聚合物。在上述乙烯基功能化碳球的基础上,以NIPAM为温敏单体、过硫酸钾(KPS)为引发剂、N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,在碳球表面接枝上了温敏单体;接着在引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)、交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)条件下与模板分子BPA键合,制备了双酚A温敏性分子印迹聚合物,通过SEM、FT-IR、TG等表征手段分析了其形貌、结构,然后对其制备的BPA-C@T-MIP进行吸附性能测试,根据吸附数据得出所符合的吸附模型,然后分析其吸附机理。(3)采用一步法将乙烯基功能化CSs、模板分子BPA、温敏单体NIPAM、引发剂AIBN、交联剂EGDMA溶于一起,进行温敏性分子印迹聚合物的制备。通过两种方法制备的BPA-C@T-MIP进行对比,得出两者对BPA的吸附量相近,而一步法操作简便,于是在一步法制备中添加辅助功能单体2-乙烯吡啶(2-VP),来提高印迹效率,考察了温敏单体NIPAM与2-VP的配比(NIPAM/2-VP)对BPA-C@T-MIP的形貌和性能的影响。通过表征手段,得到最佳投料量:0.1 g乙烯基功能化碳球,1 mmol BPA:NIPAM/2-VP(2.5 mmol/1.5 mmol),0.07 g AIBN,10 mmol EGDMA。分析结果表明该BPA-C@T-MIP具有温敏性和较高的吸附量。
【关键词】：分子印迹聚合物 温敏性 碳球 聚合 吸附
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631.3
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 文献综述11-27
• 1.1 双酚A概述11-12
• 1.2 温敏性分子印迹技术12-20
• 1.2.1 温敏性分子印迹技术的基本原理13-15
• 1.2.2 温敏性分子印迹聚合物的制备方法15-17
• 1.2.3 温敏性分子印迹技术在各领域的应用17-20
• 1.3 碳球20-24
• 1.3.1 碳球的概述20
• 1.3.2 碳球的制备方法20-22
• 1.3.3 碳球在各领域的应用22-24
• 1.4 研究背景和研究内容24-27
• 1.4.1 研究背景24-25
• 1.4.2 研究内容25-27
• 第二章 碳球的制备及表面乙烯基功能化27-41
• 2.1 引言27
• 2.2 实验部分27-31
• 2.2.1 实验原料与试剂27-28
• 2.2.2 实验设备与仪器28
• 2.2.3 实验步骤28-30
• 2.2.4 结构表征30-31
• 2.3 结果与讨论31-39
• 2.3.1 制备条件对碳球形貌、结构的影响31-35
• 2.3.2 退火前后碳球在溶剂中的分散性35-36
• 2.3.3 碳球表面乙烯基功能化36-39
• 2.3.4 乙烯基功能化机理分析39
• 2.4 本章小结39-41
• 第三章 两步法制备双酚A温敏性分子印迹聚合物及吸附性能测试41-63
• 3.1 引言41
• 3.2 实验部分41-46
• 3.2.1 实验原料与试剂41-42
• 3.2.2 实验设备与仪器42
• 3.2.3 实验步骤42-44
• 3.2.4 温敏性分子印迹聚合物的吸附性能测试44-46
• 3.3 结果与讨论46-61
• 3.3.1 制备CSs@PNIPAM46-49
• 3.3.2 不同制备条件对BPA-C@T-MIP的影响49-54
• 3.3.3 BPA-C@T-MIP的吸附性能测试54-61
• 3.4 本章小结61-63
• 第四章 一步法制备碳基双酚A温敏性分子印迹聚合物及吸附性能测试63-77
• 4.1 引言63
• 4.2 实验部分63-65
• 4.2.1 实验原料与试剂63-64
• 4.2.2 实验设备与仪器64
• 4.2.3 实验步骤64-65
• 4.3 结果与讨论65-76
• 4.3.1 一步法制备BPA-C@T-MIP的形貌分析65-67
• 4.3.2 一步法、两步法吸附性能对比67-68
• 4.3.3 不同阶段的结构分析68-70
• 4.3.4 BPA-C@T-MIP的温敏性测试70-71
• 4.3.5 BPA-C@T-MIP的吸附性能测试71-76
• 4.4 本章小结76-77
• 第五章 结论与建议77-79
• 5.1 结论77
• 5.2 建议77-79
• 参考文献79-87
• 致谢87-89
• 攻读硕士期间发表的学术论文89

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