磁性碳微球表面印迹聚合物的制备与吸附性能研究

摘要

L-丝氨酸是一种非必需氨基酸，一般存在于人体的脊髓和脑脊液中，能够促进人体的生长发育和脂肪的代谢，保护免疫系统。但L-丝氨酸的生产分离技术存在不足，分子印迹技术(Molecular Imprinting Technique)是高效的分离技术，能够快速高效的分离L-丝氨酸。本文以性能优良的磁性碳微球为载体，采用Materials Studio模拟技术对分子印迹的功能单体和溶剂进行优化筛选，利用分子印迹技术制备L-丝氨酸分子印迹聚合物。研究结果如下： （1）磁性碳微球的制备：首先以廉价易得的葡萄糖，葡萄糖酸亚铁和三氯化铁作为原料，同时加入表面活性剂，采用水热碳化的方法制备磁性碳微球，利用扫描电镜和热重等一系列的表征手段，考察表面活性剂，反应时间，反应温度对其产物形貌、粒径和表面官能团的影响。实验结果表明：在180℃，反应时间18 h，使用十六烷基三甲基溴化铵，(C(glucose)=0.1 mol/L，C(ferric chloride)=0.002 mol/L，C(ferrous gluconate)=0.001 mol/L)制备磁性碳微球形貌完整，分布均匀，是良好的分子印迹聚合物基体。 （2）L-丝氨酸分子印迹聚合物体系的优化：利用可视化软件Materials Studio中Doml3模块对模板分子L-丝氨酸(L-serine)，三种印迹功能单体甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酰胺(AA) 、三氟甲基丙烯酸(TFMAA)进行结构优化，比较L-丝氨酸在不同溶剂中的最低能量，从三氯甲烷(THM)、乙腈(ACN)、二甲基亚砜(DMSO)筛选出比较合适的溶剂体系，将L-丝氨酸分别与甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酰胺(AA)、三氟甲基丙烯酸(TFMAA)构建分子印迹体系，在筛选出的溶剂体系中进行优化，筛选合适的L-丝氨酸的分子印迹体系。优化结果如下：L-丝氨酸与甲基丙烯酸(MAA)按照1:4的比例，以溶剂二甲基亚砜(DMSO)为反应体系制备L-丝氨酸分子印迹聚合物比较合适。 （3）L-丝氨酸分子印迹聚合物的制备及吸附性能研究：首先将退火处理的磁性碳微球，用3-氯丙基三甲氧基硅烷对其硅烷化修饰，然后以偶二乙基二硫代氨基甲酸钠（铜试剂）制备表面接枝iniferter的磁性碳微球，按照实验设计的方案制备L-丝氨酸印迹磁性碳球聚合物，验证模拟结果，并对其吸附能力和吸附机理进行研究。结果如下：按照模拟方案进行实验验证，L-丝氨酸印迹磁性碳球聚合物制备成功，静态吸附拟合结果符合Langmuir吸附模型，最大的吸附量为12.7 mg/g，动力学吸附拟合比较符合准二级动力学方程，就吸附量来说，设计方案优于其他方案。

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摘 要

ABSTRACT

第一章 文献综述

1.1 磁性碳微球概述

1.2 磁性碳微球的合成方法

1.3 磁性碳微球在各领域的应用

1.4 分子印迹聚技术

1.4.1 分子印迹技术的原理

1.4.2分子模拟技术在分子印迹聚合物制备中的应用

1.4.3 分子印迹聚合物的制备方法

1.4.4 分子印迹聚合物的应用

1.5 L-丝氨酸

1.5.1 L-丝氨酸综述

1.5.2 L-丝氨酸的分离方法

1.6 研究背景与研究内容

1.6.1 研究背景

1.6.2 研究内容

第二章 磁性碳微球的制备

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验仪器

2.2.2 实验药品

2.2.3 实验步骤

2.2.4 结构表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 表面活性剂对磁性碳微球形貌和结构的影响

2.3.2 反应温度对磁性碳微球形貌和结构的影响

2.3.3 反应时间对磁性碳微球形貌和结构的影响

2.3.4磁性分析

2.4 小结

第三章 L-丝氨酸分子印迹溶剂及功能单体的筛选

3.1 引言

3.2 优化方法的可行性研究

3.3 分子印迹功能单体和模板分子的筛选

3.3.1 模板分子L-丝氨酸和功能单体的优化

3.3.2 反应溶剂的筛选

3.3.3 功能单体的筛选

3.4 分子印迹聚合物的结构预测

3.5 小结

第四章 L-丝氨酸印迹磁性碳微球的制备及吸附研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验药品

4.2.2 实验仪器

4.2.4 结构表征

4.2.5 L-丝氨酸分子印迹聚合物的吸附能力测试

3、静态吸附测试

4.3 结果与讨论

4.3.1 L-丝氨酸分子印迹聚合物的制备分析

4.3.2 L-丝氨酸分子印迹聚合物吸附测试

4.4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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