莠去津和三唑醇农药残留光学传感技术及其分子识别性能

发布时间：2018-01-01 17:08

本文关键词：莠去津和三唑醇农药残留光学传感技术及其分子识别性能　出处：《哈尔滨工业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着纳米科技的快速发展,具有分子识别性能的新型功能化纳米材料不断涌现,为化学性污染物的快速检测技术研发注入了新活力。特异识别和有效响应是建立快速检测技术的关键,因此开发高选择性、高特异性的化学性污染物快速检测技术一直是分析化学领域研究的重点。本研究以Fe3O4、C3N4、Au NPs等纳米材料为载体,通过对其表面功能化和多元杂化修饰,分别合成了多元纳米杂化分子印迹聚合物、功能化金纳米粒子和Au NPs/Cd Te荧光探针等多种纳米复合材料,采用功能化纳米材料微观结构、形貌及识别特性的表征技术,解析和阐述了其分子识别机制,开展了基于上述功能化纳米材料为核心识别元件的光学传感技术研究,实现了莠去津、三唑醇等化学性污染物的快速检测。构建基于功能化磁性表面仿生识别的荧光竞争传感技术。懫用沉淀聚合法,以Fe3O4纳米粒子为磁核,壳聚糖为功能化修饰载体,莠去津为模板分子,合成了对目标物具有吸附选择性好、抗逆性强的磁性分子印迹聚合物。通过透射电镜、红外光谱、X射线衍射、磁滞回线对磁性壳聚糖印迹聚合物的结构和物理学性能表征,结果表明:该聚合物具有疏松多孔结构,平均粒径约为1.2μm,磁性特征显著;采用动力学反应模型、Freundlich吸附模型、Scatchard方程分析技术对印迹聚合物识别性能及机制进行研究,结果显示:该印迹聚合物具有一类结合位点,对目标物具有高选择性识别,其动态识别机制属于动力学二级反应,静态识别机制是Langmuir单分子层吸附,印迹因子为2.14;以磁性壳聚糖分子印迹聚合物为识别元件,结合荧光免疫竞争吸附技术构建了快速识别莠去津的荧光传感技术,其线性范围为2.32μM-185.4μM,检测限为0.86μM。构建基于氢键诱导纳米金变色效应的快速可视化传感技术。通过柠檬酸热还原方法制备粒径可控的金纳米颗粒,采用自组装技术合成了集分子识别和信号传导性能于一体的三聚氰胺-金纳米颗粒(Mel-Au NPs)显色偶联体;利用紫外光谱、红外光谱、透射电镜、粒径分布等手段研究了偶联体与目标物的互作识别效应,解析了氢键诱导显色机制。结果显示:Au NPs表面的三聚氰胺通过氢键多位点识别作用特异结合莠去津,引起Mel-Au NPs表面等离子体共振峰红移,导致Mel-Au NPs聚集变色;在该过程中,分子识别作用直接转化为可读的紫外光学信号,进一步缩短了检测时间。基于Mel-AuNPs的分子识别和信号传导机制构建了快速识别莠去津的可视化传感技术,其方法线性范围为0.165μM-330μM,检测限为16.5 n M,检测时间为15 min。构建基于功能化磁性C3N4高效识别分离与纳米金变色效应的可视化传感技术。基于主客体特异识别理论,以磁性C3N4硅球为载体,莠去津为模板分子,通过表面分子印迹法制备了特异性好、吸附量高的磁性表面分子印迹聚合物。采用透射电镜、红外光谱、X射线衍射、磁滞回线等技术手段对磁性C3N4表面分子印迹的结构和物理学性能进行表征,结果表明:该聚合物表面粗糙不平,平均粒径约为2μm,磁性特征显著;通过动力学反应模型、Freundlich吸附模型、Scatchard方程分析技术探讨了其分子识别性能和识别机制,结果显示:该聚合物具有两类结合位点,对目标物具有高选择性识别,其动态识别机制属于动力学二级反应,静态识别机制是Freundlich双分子层吸附,印迹因子2.08;将磁性C3N4表面印迹的高效识别分离特性与纳米金变色效应结合构建了快速识别莠去津的可视化传感技术,用于检测大米基质中的莠去津农药残留,线性范围为0.155μM-31.0μM,检测限为0.0765μM。构建基于静电诱导纳米金聚集变色和荧光能量共振转移作用的紫外/荧光传感技术。采用静电自组装技术制备了具有分子识别和紫外/荧光双信号传导性能的Au NPs/Cd Te荧光探针。通过紫外光谱、荧光光谱、透射电镜、Zeta电位、粒径分布等手段研究了荧光探针与目标物的互作识别效应,解析了静电诱导变色效应阻断荧光能量共振转移的机制。结果显示:Au NPs通过静电作用特异识别三唑醇,引起Au NPs表面等离子体共振峰红移,导致Au NPs交联聚集,Au NPs的变色效应减弱了金纳米颗粒的荧光猝灭效应、阻断荧光能量共振转移作用,使Cd Te量子点的荧光恢复。基于Au NPs/Cd Te荧光探针的分子识别和信号传递机制构建了快速识别三唑醇的紫外/荧光传感技术。方法线性范围为0.338μM-33.8μM,检测限为0.182μM,检测时间为20 min。
[Abstract]:This paper studies the structure and physical properties of magnetic chitosan imprinted polymer by means of TEM , Freundlich adsorption model , X - ray diffraction and hysteresis loop . The molecular recognition and identification mechanism of magnetic C3N4 surface were studied by means of TEM , Freundlich adsorption model , X - ray diffraction and hysteresis loop . The interaction of fluorescent probe with target was studied by fluorescence spectrum , transmission electron microscope , zeta potential and particle size distribution .

【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ450.263;TB383.1

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