分子印迹聚合膜在电化学传感器中的应用

摘要

分子印迹（molecular imprinting）是合成预定选择性分子识别材料的新兴技术。其基本原理是将需要印迹的模板分子与功能单体、交联剂溶于溶剂中，发生自由基聚合反应。在除去模板分子后，得到记录模板分子构型空穴的刚性聚合物，且功能基团在空穴中的排列能与模板分子互补，因而对模板分子表现出特异的选择性和吸附能力，可广泛应用于多个领域中。分子印迹聚合物具有预定性、特异识别性、实用性三大显著特点，同时分子印迹聚合物具有耐酸、碱和有机试剂的腐蚀、稳定性好、耐高温、制备简单等优点，已被广泛应用于传感器、膜分离、固相萃取、催化等领域。尤其分子印迹膜兼有膜和分子印迹聚合物的优点，使分子印迹膜成为电化学传感器领域研究的热点。但传统方法制备的分子印迹膜，模板难洗脱，膜的厚度难控制，再生和可逆性差等缺点，限制了分子印迹膜在电化学传感器中的应用，因此寻找新的单体和合成方法来扩展分子印迹膜电化学传感器的应用具有重要的研究意义。
　　本论文在综述分子印迹技术的研究现状和分子印迹聚合膜在电化学传感器应用的基础上，采用不同的功能单体和制备方法构建了几种分子印迹膜电化学传感器，对分子印迹膜进行了表征，并且对分子印迹膜识别机理进行了初步的探讨。主要内容如下：
　　1.以水杨酸为模板分子，吡咯为功能单体，采用循环伏安法电聚合制备了水杨酸分子印迹膜修饰电极。采用固定电位过氧化法和碱溶液洗涤两种方法，有效除去印迹分子。用循环伏安法和差示脉冲伏安法对分子印迹膜进行了电化学研究。并且对电极的重现性，稳定性和选择性进行了研究。当水杨酸浓度在1.0×10-3-5.0×10-9mol·L-1范围内，其峰电流与浓度具有良好的线性关系，线性回归方程为ipa=18.3602-2.2110lgC(mol·L-1)，其相关系数为r=0.9979，检测限为3.5×10-10mol·L-1(S/N=3)。同时对实际样品进行了检测。
　　2.以氟哌酸为模板分子，丙烯酰胺为功能单体，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TRIM）为交联剂，采用光聚合的方法在金电极表面制备了氟哌酸分子印迹膜。用红外光谱，紫外光谱、交流阻抗和扫描电镜进行了表征，并且用循环伏安法和差示脉冲法研究了该印迹膜电极的电化学行为。用电流时间曲线研究了氟哌酸在该电极上的响应情况。当氟哌酸浓度在1.0×10-3-1.0×10-9mol·L-1范围内，氟哌酸的电流与其浓度具有良好的线性关系，线性回归方程为ipa=1.4406-0.3240lgC(mol·L-1)，其相关系数为r=0.9949，检测限为1×10-10mol·L-1(S/N=3)。同时对实际样品进行了检测。
　　3.将多壁碳纳米管（MWNTs）经过酸氧化处理之后制备成修饰电极，然后以硝酸钴为模板分子，吡咯为功能单体，采用电聚合方法在碳纳米管修饰电极表面制备了钴(II)离子印迹膜。循环伏安法和交流阻抗法研究了该印迹膜的电化学行为。选用其他几种价态相近的金属离子，研究了该离子印迹膜电极对钴(II)的选择性，并对钴(II)进行了检测。当Co2+离子浓度在2.0×10-6-2.0×10-7mol·L-1范围内，Co2+离子的峰电流与其浓度具有良好的线性关系，线性回归方程为ipa=-4.9644-1.0349C(10-6mol/L)，相关系数r=-0.9975。

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第一章绪论

1.1 分子印迹技术简介

1.2 分子印迹技术基本原理及构成研究

1.3 分子印迹聚合膜的制备方法及机理研究

1.4 分子印迹聚合膜电化学传感器的类型和应用

1.5 现存问题

1.6 发展趋势

1.7本论文的设想和工作思路

参考文献

第二章 水杨酸分子印迹膜修饰电极的制备及伏安测定

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 小结

参考文献

第三章 基于光聚合技术的氟哌酸分子印迹安培传感器的研制

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

参考文献

第四章 碳纳米管修饰钴(II)离子印迹电化学传感器的制备

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结

参考文献

硕士期间研究成果

致谢