光响应型智能材料的制备及其应用于环境中磺胺甲基嘧啶的分析研究

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磺胺类药物(SAs)含有对氨基苯磺酰胺结构,特点为抗菌谱广、毒性低和性价比高,被广泛应用于预防和治疗动物体内多种疾病。低剂量使用可以提高家禽的存活率,但用量过多会造成其在动物组织中富集,通过食物链传递,对人体产生危害。因此,对环境中磺胺类药物的检测显得十分重要,寻找一种简便、低廉、选择高的吸附剂是提高检测效果的关键。分子印迹聚合物(MIPs)是具有选择识别性的聚合物,MIPs具有机械或化学稳定性好、廉价、操作简单、可逆吸附解吸等优点。另一种智能是刺激响应型聚合物,这些聚合物在包括温度、pH值、离子、电场、磁场和光辐射等条件刺激下,会发生分子链结构、溶解度等变化。其中光刺激为非接触控制,且不受各种运输精确(如扩散)的限制。因此,光响应是被认为是响应型聚合物中最理想的外部刺激。本文以磺胺甲基嘧啶(SMZ)为模板分子,选取5-[(4-(甲基丙烯酰氧基)苯基)二氮烯基]间苯二甲酸(MAPDIA)、4-(甲基丙烯酰氧)-4’-偶氮苯磺酸(MAPASA)作为光响应功能单体,用不同的方法制备了三种不同的光响应型分子印迹聚合物,并将其作为富集/分离材料应用十环境中磺胺嘧啶的分析检测。通过表征对其形貌和结构进行了分析,并对其光敏性和吸附性能进行了评估。最后,将制备的分子印迹材料应用于实际样品中SMZ的分析检测研究。具体内容如下:(1)基于磁性介孔硅的光响应型SMZ印迹聚合物的制备及其应用研究:以Fe3O4为载体,MAPDIA为功能单体,通过表面印迹法制备了光响应分子印迹聚合物(P-MIPs),并以相同的方法合成了非印迹聚合物(P-NIPs)。从表征结果可以看出合成的P-MIPs均匀且具有较大的比表面积。吸附实验表明P-MIPs的平衡吸附时间为3h,吸附量为0.45 mmol/L。实验数据可以较好的拟合Scatchard吸附等温模型。特异性吸附实验和重复性实验表明所制备的P-MIPs具有良好的特异性识别性和重复利用性。在实际样品检测中,回收率的范围为95.6%-105.8%,标准偏差在1%以下。(2)基于磁性掺杂的光响应型磺胺甲基嘧啶印迹聚合物的制备及其应用研究:通过化学沉淀法制备了 Fe3O4并用油酸改性,选用MAPASA作为光敏单体,TRIM为交联剂,然后,通过悬浮聚合法合成了磁性光响应双重响应分子印迹聚合物。采用红外、磁滞曲线和BET对DR-MIPs进行了表征。结果表明,DR-MIPs尺寸均匀,分散性好。光谱表征结果显示具有良好的光敏性;吸附数据表明DR-MIPs有较高的吸附力、选择性和重复性,平衡后吸附量0.094mmol L-1;重复光照4个循环解吸附后,吸附量基本保持不变,可多次重复使用。最后,将DR-MIPs用于实际牛肉样品中SMZ残留的分析检测,得到范围为97.6-103.4%,标准偏差在1%以下,该方法为复杂样品中SMZ的残留检测提供了技术支持。(3)基于蚀刻硅核的光响应型磺胺甲基嘧啶印迹聚合物的制备及其应用研究:以硅为载体,MAPDIA为光敏单体,TTEGDA为交联剂,AIBN为引发剂合成了光响应分子印迹聚合物。然后将P-MIPs加入乙醇/HF(4:1)的混合溶液中振荡,化学蚀刻硅核,制备光响应空心分子印迹聚合物。对合成的聚合物进行表征,通过光异构化研究评估了光响应性能,且对其吸附性能也进行了评估。最后将其应用于实际样品中检测他它的实用性。从表征可以看出,P-HMIPs已经成功制备,有明显的空心结构。吸附实验也表明,空心MIPs吸附能力更强,吸附量达到0.192 mmol L-1。另外,选择性和重复性实验证明了 P-HMIPs具有高选择性和良好的重复性,经过4个循环,吸附率基本保持在64.3%。实际样品检测回收率在95.6%和99.7%之间,回收率高,为复杂基质下痕量污染物的富集检测提供了新的思路。综上所述,本文制备了三种光响应型分子印迹聚合物,对其性能进行了研究,并将其成功应用于实际样品中磺胺甲基嘧啶的分析研究。结果表明,可以通过改变光照波长对SMZ进行富集/分离,该方法对未来环境样品中污染物的分析提供了新的思路。
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