功能化石墨烯基17β-雌二醇分子印迹杂化材料的制备及其电化学性能

摘要

分子印迹技术是一门制备与某一特定模板分子在空间和结合位点上相吻合的高分子聚合物的技术，以其识别性、预定性和实用性三大特性而广泛应用。可逆加成-断裂链转移聚合反应活性可控，可以提高分子印迹聚合物的识别位点。因此，本实验研究中将分子印迹技术与可逆加成--断裂链转移聚合技术相结合，以制备出选择性较高的分子印迹聚合物。金属氧化物/石墨烯复合物以其良好的电化学活性和导电性成为电化学传感器的首选基底材料。同时，将分子印迹技术与电化学传感器相结合，大大提高了分子印迹电化学传感器的选择性和灵敏度。
　　(1)采用水热还原一步法制备了磁性石墨烯复合材料(Fe3O4@RGO)，以Fe3O4@RGO为载体，17β-雌二醇为目标分子，采用RAFT分子印迹技术在其表面制备了磁性石墨烯分子印迹杂化材料(Fe3O4-MIP@RGO)。研究结果表明:石墨烯表面的磁性纳米微球Fe3O4颗粒均匀，平均粒径为200nm，Fe3O4@RGO与Fe3O4-MIP@RGO均具有良好的磁分离性能。并利用Fe3O4-MIP@RGO为敏感材料，构建了分子印迹电化学传感器。该传感器优于传统的分子印迹聚合物的吸附性能，对饮用水中17β-雌二醇的吸附饱和时间仅为7min，最低检测限为8.19×10-10mol/L(S/N=3)。
　　(2)采用水热还原一步法，根据调节溶剂比例，制备了不同溶剂比Fe3O4修饰的磁性石墨烯复合材料。并利用循环伏安法确定了VEG∶VDEG=4∶1时的磁性石墨烯作为掺锰的基质。然后通过氧化还原法将不同比例的MnO2掺杂到磁性石墨烯基质中，合成了铁/锰掺杂石墨烯复合材料(Fe3O4/MnO2@RGO)。研究结果表明:以3∶8比例在Fe3O4@RGO表面负载的二氧化锰纳米粒子，粒径分布均匀，尺寸大约20nm，并在循环伏安测试中，表现出最强的电化学响应信号。最后，利用3∶8比例的Fe3O4/MnO2-MIP@RGO为敏感材料，构建了分子印迹电化学传感器。该传感器对目标分子17β-雌二醇具有高灵敏度、选择性和识别性，检测限可达到4.716×10-11mol/L(S/N=3)。二氧化锰纳米粒子进一步提高了分子印迹电化学传感器的灵敏度。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 分子印迹技术的研究概述

1．1．1 分子印迹技术的基本原理

1．1．2 分子印迹聚合物的传统制备方法

1．1．3 RAFT分子印迹技术

1．1．4 分子印迹技术的应用现状

1．2 分子印迹电化学传感器的研究概述

1．2．1 分子印迹电化学传感器制备方法

1．2．2 分子印迹电化学传感器的类型

1．3 石墨烯与功能化石墨烯的研究概述

1．3．1 石墨烯的结构、性质及制备方法

1．3．2 金属氧化物／石墨烯复合材料的制备方法

1．3．3 金属氧化物／石墨烯复合材料在电化学分析中的应用

1．4 水环境雌激素的研究概述

1．4．1 水环境中雌激素的污染现状

1．4．2 雌二醇的危害及研究现状

1．5 课题研究意义和研究内容

1．5．1 课题研究意义

1．5．2 课题研究内容

第二章 实验材料与实验方法

2．1 实验主要试剂

2．2 实验主要溶液配制

2．3 实验主要仪器

2．4 实验样品制备装置图

2．5 实验样品分析表征

2．5．1 透射电子显微镜

2．5．2 扫描电子显微镜

2．5．3 X射线衍射仪

2．5．4 傅里叶红外光谱仪

2．5．5 拉曼衍射仪

2．5．6 振动样品磁强计

2．5．7 电化学性能测试方法

第三章 磁性石墨烯基分子印迹杂化材料的制备及电化学性能

3．1 引言

3．2 Fe3O4-MIP@RGO的制备与表征

3．2．1 Fe3O4-MIP@RGO的制备

3．2．2 Fe3O4-MIP@RGO的表征

3．3 Fe3O4-MIP@RGO的电化学性能分析

3．3．1 不同复合物修饰的玻碳电极电化学性能分析

3．3．2 目标分子检测电位的确定

3．3．3 Fe3O4-MIP@RGO的吸附时间曲线

3．3．4 Fe3O4-MIP@RGO的等温吸附曲线

3．3．5 Fe3O4-MIP@RGO的吸附选择性

3．4 本章小结

第四章 铁／锰掺杂石墨烯基分子印迹杂化材料的制备及电化学性能

4．1 引言

4．2 Fe3O4／MnO2-MIP@RGO的制备及表征

4．2．1 Fe3O4／MnO2-MIP@RGO的制备

4．2．2 Fe3O4／MnO2-MIP@RGO的表征

4．3 Fe3O4／MnO2-MIP@RGO的电化学性能分析

4．3．1 不同修饰物的玻碳电极的电化学性能

4．3．2 Fe3O4／MnO2-MIP@RGO的吸附时间曲线

4．3．3 Fe3O4／MnO2-MIP@RGO的等温吸附曲线

4．3．4 Fe3O4／MnO2-MIP@RGO的吸附选择性曲线

4．4 本章小结

第五章 结论

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢