接枝型分子印跡膜的制備及其農(nóng)藥電位型傳感器的構(gòu)建.pdf

1、本研究基于分子設(shè)計，以氯甲基化聚砜(CMPSF)為基膜，采用“接枝聚合與分子印跡同步進行”與“先接枝聚合-后分子印跡”兩種新型的分子表面印跡技術(shù)，制備了接枝型農(nóng)藥分子印跡膜，這是一種新型的分子印跡膜。以該印跡膜為敏感膜，成功地構(gòu)建了農(nóng)藥電位型傳感器，不僅構(gòu)建過程簡捷，而且檢測靈敏度高。顯然，本文的研究結(jié)果在高性能的分子印跡膜的制備方面具有明顯的科學(xué)意義，在環(huán)境監(jiān)測與保護領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值。
　　首先，使用氯甲基化試劑（1,4-

2、二氯甲氧基丁烷）使聚砜(PSF)得以氯甲基化，制得氯甲基化聚砜CMPSF，然后流延成膜，制得CMPSF鑄膜，在此基礎(chǔ)上使CMPSF膜與乙二胺(EDA)反應(yīng)，得到表面鍵合有EDA的氨基化(AM)膜AMPSF。在水溶液體系中構(gòu)建氨基/過硫酸鹽(-NH2/S2O82-)表面引發(fā)體系，使對苯乙烯磺酸鈉(SSS)在基膜AMPSF表面發(fā)生接枝聚合，制得了接枝膜PSF-g-PSSS。較深入地考察了主要因素對膜接枝過程的影響，優(yōu)化了接枝聚合條件。采用紅

3、外光譜(FTIR)、光學(xué)顯微鏡(OM)及稱重等法對接枝膜PSF-g-PSSS進行了表征。最后，考察研究了接枝膜對抗蚜威和阿特拉津兩種含氮雜環(huán)農(nóng)藥化合物的吸附特性。實驗研究結(jié)果表明，采用-NH2/S2O82-表面引發(fā)體系，可順利地實施 SSS在PSF膜表面的接枝聚合，接枝度隨氨基化膜 AMPSF表面氨基鍵合量的增大而增大，適宜的接枝聚合溫度為70℃，溶液中適宜的過硫酸鹽濃度為單體質(zhì)量的0.3％。憑借強烈的靜電相互作用，在pH=4的條件下，

4、功能接枝膜PSF-g-PSSS對抗蚜威和阿特拉津兩種含氮雜環(huán)農(nóng)藥可產(chǎn)生強烈的吸附作用。上述研究結(jié)果為以AMPSF為基膜，制備氮雜環(huán)農(nóng)藥化合物分子印跡膜奠定了充分的可行性基礎(chǔ)。
　　接著，采用―接枝聚合與分子印跡同步進行‖的表面印跡技術(shù)，研究制備了抗蚜威分子印跡膜。以氯甲基化聚砜(CMPSF)為基膜，以陰離子單體SSS為功能單體，以 N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)為交聯(lián)劑，以抗蚜威為模板分子，在表面引發(fā)體系-NH2/S2O82

5、-的作用下，制得了接枝型農(nóng)藥抗蚜威分子印跡膜(MIM)。采用紅外光譜(FITR)和光學(xué)顯微鏡(OM)對該分子印跡膜進行了表征。在此基礎(chǔ)上通過等溫結(jié)合實驗與競爭吸附實驗，深入考察研究了抗蚜威分子印跡膜的分子識別性能與機理。研究結(jié)果表明，所制備的接枝型印跡膜對模板抗蚜威分子具有特異的識別選擇性和優(yōu)良的結(jié)合親和性，結(jié)合容量高達92μg/cm2，相對于分子結(jié)構(gòu)與抗蚜威分子具有相似性的另一種農(nóng)藥阿特拉津，印跡膜對抗蚜威的選擇性系數(shù)為4.54。

6、r>　　最后，以上述印跡膜為敏感膜，便捷地構(gòu)建了抗蚜威電位型傳感器，考察評估了其檢測性能。研究結(jié)果表明，以抗蚜威分子印跡膜為敏感膜所構(gòu)建的電位型傳感器，不但構(gòu)建過程簡捷，而且檢測靈敏準(zhǔn)確。在pH=4的水介質(zhì)中，在很寬的抗蚜威濃度范圍內(nèi)(1×10-6～1×10-3mol/L)，傳感器膜電極的電位響應(yīng)與抗蚜威濃度對數(shù)之間呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系(線性相關(guān)系數(shù)R=0.9999)，即具有良好的能斯特(Nernstian)響應(yīng);傳感器的檢出限為2.5×

7、10-8 mol/L;膜電極電位響應(yīng)速度快，響應(yīng)時間小于10s。
　　本研究還采用―先接枝聚合后分子印跡‖的表面印跡技術(shù)，制備了阿特拉津分子印跡膜。首先以MAA為功能單體，在水介質(zhì)中，在表面引發(fā)-NH2/S2O82-的作用下，使MAA在氨基化膜AMPSF表面實施了接枝聚合，制得了接枝膜PSF-g-PMAA，考察了接枝膜對阿特拉津的吸附作用。實驗結(jié)果表明，在中性溶液中，憑借強靜電相互作用下，接枝膜 PSF-g-PMAA對阿特拉津有強

8、的吸附作用。然后，以乙二醇二縮水甘油醚(EGDE)為交聯(lián)劑，以阿特拉津為模板分子，實施了分子表面印跡過程，制備了阿特拉津分子的表面印跡膜。該印跡膜對阿特拉津有特異的識別選擇性，最后，以阿特拉津為敏感膜構(gòu)建了阿特拉津電位型傳感器，考察評估了其檢測性能。以阿特拉津分子印跡膜為敏感膜所構(gòu)建的電位型傳感器，測試靈敏準(zhǔn)確，且相應(yīng)速度快。在較寬的濃度范圍內(nèi)（1×10-7～1×10-4mol/L），膜電極的電位響應(yīng)與抗蚜威濃度對數(shù)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，