用于检测环境中两种有机污染物的高灵敏度荧光分子印迹聚合物的制备及其性能研究

摘要

酚类物质广泛应用于焦化厂、炼油厂、煤气厂等行业中，这些含酚废水的随意排放，已经造成了水环境中酚类物质的污染愈加严重。作为水体环境污染的典型物质之一，4-硝基苯酚（4-NP）已经作为农药、医药、染料等精细化学品的中间体广泛应用。除此之外，随着医药行业的发展，抗生素由于其品种多、价格低廉、使用简便等优点仍广泛应用于医疗、农业及养殖等行业。但是抗生素的过度的使用甚至滥用，过量的抗生素通过动物或人体的代谢等形式进入水环境中，对水体安全造成威胁，也为人体健康带来如毒性反应、血清病型反应，引起癌症等安全隐患。近年来，针对各类水体检测的结果表明酚类物质及抗生素的含量均超出了水体的自净能力，该类有机物质已经成为水体污染的主要物质。因此开发出高效的、有针对性的检测技术已经成为环境检测领域中的热门课题之一。分子印迹技术因其操作简单、富集量大及高度的稳定性和长的使用寿命等优点而被广泛应用到环境污染物的检测分离。
　　本论文中分别选用4-NP和磺胺甲噁唑（SMO）为目标分子，以分子印迹技术为主要的技术手段，以计算机分子动力学模拟为辅助工具，以荧光量子点为光感材料，分别针对目标物制备高性能的、高敏感度的荧光分子印迹聚合物材料，并针对基于计算机分子动力学模拟最优条件下制备的荧光分子印迹聚合物材料，进行了一系列的性能表征和实际样品的检测。主要研究内容如下：
　　（1）首先利用改进了的水热法合成CdTe量子点（QDs），接着利用“种子-生长”法在CdTe QDs的表面形成一层CdS杂化的SiO2层，得到受SiO2层保护的CdTe QDs（CdTe@SiO2）以备用；接着利用计算机模拟得到4-NP、3-氨丙基-3-乙氧基硅烷（APTES）和正硅酸四乙酯（TEOS）之间最优物质的量之比，最后利用模拟结果通过溶胶-凝胶法在CdTe@SiO2的表面制备分子印迹层，去除模板分子，最终得到荧光分子印迹聚合物（CdTe@SiO2-MIPs）。检测结果表明，最优条件下合成的CdTe@SiO2-MIPs的印迹因子达到2.23，并且对目标物的检测限高达0.06μmol·L-1。
　　（2）设计10组由SMO、APTES和 TEOS组成的预组装体系，分别讨论APTES和TEOS的量对印迹结合位点的影响，结果表明在SMO、APTES和TEOS之间的比例为10:10:40时，预聚合物体系中特殊原子之间的结合作用最强，而且占整个分析范围内百分比达到86％以上，所以针对SMO的 MIPs的合成采用SMO、APTES和TEOS之间的物质的量比为10:10:40。
　　（3）首先利用st(o)ber法合成SiO2，其次以SiO2为载体在其表明合成CdTe QDs，得到荧光纳米材料SiO2@CdTe，最后在SiO2@CdTe的表面利用（2）中计算模拟结果合成最优条件下荧光分子印迹聚合物SiO2@CdTe@MIPs；为了提高分离效果，在SiO2@CdTe@MIPs的基础上引入了磁性纳米材料Fe3O4，得到磁性荧光分子印迹聚合物Fe3O4@SiO2@CdTe@MIPs。实验结果表明，SiO2@CdTe@MIPs和Fe3O4@SiO2@CdTe@MIPs对SMO均有很好的选择识别能力。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2量子点

1.3 分子印迹技术

1.4 分子动力学模拟在分子印迹中应用

1.5 研究目的、意义和内容

第二章 基于计算机模拟技术合成荧光分子印迹聚合物检测中4-硝基酚

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 磺胺甲噁唑分子印迹聚合物的计算机辅助设计和识别机理预测

3.1 引言

3.2 SMO分子印迹于组装体系的设计和模拟

3.3 SMO分子印迹预组装体系的数据分析及识别机理预测

3.4 本章小结

第四章 磺胺甲噁唑磁性荧光分子印迹聚合物的制备与性能研究

4.1 引言

4.2 CdTe@SiO2@MIPs的制备及其性能研究

4.3 Fe3O4@SiO2CdTe@MIPs的制备及性能研究

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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