基于双重识别功能离子液体构筑分子印迹荧光传感器及其环境高危因子检测技术研究

摘要

随着生活水平的提高，科学技术的飞速发展，工业生产与农业生产日渐蓬勃壮大，生产过程中芳香胺类和酚类内分泌干扰物(PEDs)的残留对环境和人体健康具有极大的危害。研究表明，芳香胺类污染物通过呼吸道、消化道或者皮肤进入人体，可以使人体细胞DNA发生结构与功能的变化，具有致癌、致畸形和致突变的作用，进而导致血液中毒、皮肤湿疹和皮炎病等。而酚类内分泌干扰物会导致动物体和人体生殖器障碍、行为异常、生殖能力下降、神经系统和免疫系统受损、幼体死亡、甚至灭绝。因此，出于安全因素和污染控制的考虑，开发快速、灵敏、有效的检测这些有害物的方法是维护公共安全的紧急需求，同时对于保护环境至关重要。
　　本课题创新性的合成出了具有双重识别功能的烯基离子液体作为分子印迹传感材料的功能单体，其不仅可以作为荧光信号输出的载体，携带的双烯基又可以作为交联剂促进印迹聚合，基于分子印迹本身优秀的选择性检测能力，构建检测性能优越的高危因子荧光分析传感平台。此外，烯基离子液体的高电荷密度有利于提高功能单体的荧光强度，提高检测过程中的信号灵敏度，最终实现环境中高危因子芳香胺类和酚类内分泌干扰物中的代表性化合物对硝基苯胺和2，4，6-三氯苯酚的快速、灵敏和可靠的特异性检测。
　　本文中具体开展的研究工作如下:
　　(1)以合成的改性离子液体(3-氯化-(3-亚甲基-9-蒽基)-1-乙烯基-1氢-咪唑)作为功能单体，对硝基苯胺为印迹模板分子，使用传统交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯，采用常用的本体聚合分子印迹技术成功制备了分子印迹传感材料，并成功构建了荧光传感器。采用核磁共振、液质分析、红外光谱、扫描电镜、粒径分析等手段对所合成的新型离子液体分子印迹聚合物进行了表征。实验结果表明，合成的分子印迹聚合物成均匀的球形，具有高的荧光发射强度，体现出良好的特异性和较高的灵敏度，高速的检出率(＜1min)，重复使用稳定性高(至少可回收4次)，被测物对硝基苯胺在10nM-10μM的浓度范围内具有良好的线性关系(线性相关系数为0.992)，最低检测限为9nM。通过模拟实际污水与高效液相色谱法检测进行对比，表明所制备的新型离子液体分子印迹聚合物能够成功的应用于检测环境水样中的对硝基苯酚。
　　(2)通过9，10-双氯甲基蒽将1-乙烯基咪唑离子液体改性成具有高荧光强度的新型离子液体([9，10-双{(N-乙烯基咪唑)甲基}蒽]氯)作为双重识别功能单体，以N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，2，4，6-三氯苯酚为模板分子，通过沉淀聚合分子印迹技术合成荧光分子印迹聚合物。采用核磁、液质、红外光谱、扫描电镜等手段对所合成的新型离子液体分子印迹聚合物进行表征。荧光分析结果表明，所得到的离子液体[9,10-双{(N-乙烯基咪唑)甲基}蒽]氯的荧光强度值是3-氯化-(3-亚甲基-9-蒽基)-1-乙烯基-1氢-咪唑离子液体荧光强度值的2倍。此外，所构建的荧光传感器具有良好的选择性，抗干扰能力强，被测物2，4，6-三氯苯酚在1-100nM范围内体现出良好的线性关系，最低检测限为684pM，且成功的应用于环境生活水样的2，4，6-三氯苯酚灵敏可靠检测。
　　(3)以合成的SiO2微球为载体，合成的改性新型离子液体[9，10-双{(N-乙烯基咪唑)甲基}蒽]氯作为双重识别荧光功能单体，N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，2，4，6-三氯苯酚为模板分子，AIBN为引发剂，通过表面分子印迹技术得到基于二氧化硅的离子液体表面分子印迹聚合物微球(SiO2@MIPIL)。采用核磁、液质、红外光谱、热重分析及X射线衍射对SiO2@MIPIL进行结构表征，同时使用扫描电镜、透射电镜进行形貌表征，结合激光共聚焦和荧光分光光度计等手段，考察了SiO2@MIPIL荧光传感器的靶标诱导猝灭现象。检测结果表明，该传感器对于2，4，6-三氯苯酚具有很好的选择性，2，4，6-三氯苯酚浓度在0.1-50.0nM范围内与荧光强度呈现良好的线性关系，最低检测限为89pM。所制备的荧光传感器具有响应灵敏、快速的特点，为2，4，6-三氯苯酚的检测提供了一种新的方法，可成功应用于环境水样的检测。

目录

摘要

第一章：绪论

1．1研究背景

1．1．1芳香胺

1．1．2酚类内分泌干扰物

1．2荧光分析

1．2．2荧光分析在检测方面的应用

1．3分子印迹技术

1．3．1分子印迹概述

1．3．2分子印迹技术基本原理

1．3．3分子印迹技术基本要素

1．3．4分子印迹聚合物的制备

1．3．5分子印迹聚合物的应用

1．4离子液体

1．5论文研究意义和研究内容

第二章：分子印迹离子液体微球荧光传感器的制备及对硝基苯胺快速检测应用研究

2．1引言

2．2实验部分

2．2．1试剂和仪器

2．2．2烯基离子液体功能单体制备

2．2．4分子印迹离子液体微球制备

2．2．5 MIPIL形貌表征

2．2．6 MIPIL与NIPIL吸附性能研究

2．2．7分子印迹离子液体微球荧光传感器构建

2．2．8高效液相色谱检测

2．3结果与讨论

2．3．1烯基离子液体功能单体表征

2．3．2 MIPIL的红外、形貌表征

2．3．3 MIPIL与NIPIL吸附性能研究

2．3．4分子印迹荧光传感器p-NA检测机理

2．3．5 p-NA检测条件优化

2．3．6分子印迹荧光传感器检测性能考察

2．3．7环境水样中p-NA测定

2．4本章小结

第三章：基于本体聚合的烯基离子液体分子印迹荧光传感器及其对2,4,6-三氯苯酚检测的研究

3．1引言

3．2实验部分

3．2．1试剂与仪器

3．2．2双烯基离子液体双重识别功能单体制备

3．2．3双重识别功能单体结构分析

3．2．4分子印迹聚合物制备

3．2．5传感材料形貌表征

3．2．7 2,4,6-TCP检测荧光传感构建

3．3结果与讨论

3．3．1双烯基离子液体双重识别功能单体表征

3．3．2合成传感材料表征

3．3．3 NIPIL与MIPIL吸附性能

3．3．4 2,4,6-TCP检测条件优化与检测性能考察

3．3．5环境水样中2,4,6-三氯苯酚检测

3．4本章小结

第四章：基于表面分子印迹烯基离子液体荧光传感器的制备及其对2,4,6-三氯苯酚的检测应用研究

4．1引言

4．2实验部分

4．2．1试剂与仪器

4．2．2离子液体制备

4．2．3双重识别功能单体结构分析

4．2．4表面分子印迹荧光传感材料制备

4．2．5 Si02、Si02@MPS及Si02@MIPIL形貌表征

4．2．7 Si02@MIPIL荧光传感构建

4．3结果与讨论

4．3．1双重识别功能单体性质研究

4．3．2热重、XRD与FTIR分析

4．3．3等温吸附及氮气吸附-脱附表征

4．3．4扫描电镜和透射电镜表征及粒径分析

4．3．5表面印迹检测2,4,6-三氯苯酚荧光传感构建

4．3．6实际环境样品中2,4,6-三氯苯酚检测

4．4本章小结

第五章结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间的研究成果

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