多壁碳纳米管表面分子印迹聚合物的制备及电化学表征

XII2.2多壁碳纳米管载体的制备考察了文南犬[18-19]报道的方法，我们要禾尔耳又纯化后的多壁石炭纳米管0.2g放在圆底火尧并瓦，然后要加入60mL浓硫酸和20mL浓硝酸，加热器升温至80℃，回流4个小时。等到冷却后，用离心机开始离心、抽滤并一直要用去离子水冲洗等到pH为中性地时候。得到羧基化的多壁碳纳米管。再称取上步羧基化的多壁碳纳米管0.0453g于棕色小瓶中，加入5mL的氯化亚砜，回流24h。回流结束，对其进行蒸馏，将氯化亚砜蒸馏出留下黑色固体。向其中力口入10mLN,N-二甲基甲酰胺、0.12g丙火希酰月安(AM)，在25℃下回流24h。回流结束，对其进行抽滤、洗涤和干燥。2.3功能单体的选择紫外光谱是甲基丙火希酸（MAA）和丙火希酰（AM）之间最合适的工力能单人本的首选。禾尔耳又0.0284g丙烯酰月安（AM）并量取0.034ml甲基丙烯酸（MAA）。分别于100mL容量瓶，定容至刻度线，配制成4mmol/L的功能单体母液。称取DES0.0268g于100mL容量瓶，配制己烯雌酚(DES)浓度为1mmol/L。然后将功能单体与模板分子体积1:1混合，预聚合8h后，采用紫外光谱法选择出最佳功能单体。2.4模板分子与功能单体比例的选择配制0.05mmol/L己烯雌酚的溶液，选用上步选出的最佳功能单体，加入不同比例的功能单体，使模板分子与功能单体的比例分别为1:0、1:2、1:4、1:6、1:8超声让其充分混合。静置8小时后，通过UV分光光度法使用准甲醇溶液作为参比溶液。于是在190nm~400nm波长土也范围对其进人木示紫外光谱地扫描，测定它的吸收值，综合考虑选出功能单体的最佳用量。2.5聚合物的制备预聚合：称取一定量的模板分子（DES）、烯基化的多壁碳纳米管、将适量的功能性单体（AM）超声溶解在固定量的乙腈溶液中，并在室温下静置8小时，以使模板分子和功能性单体充分预聚合。聚合：上述体系中加入交联剂（EDMA）20mmoL、完了加入引发剂过硫酸铵0.04g，再用超声让它充分地溶解后再通入20minN2除去瓶内有的氧，密封印后放在60℃的水浴锅中聚合差不多24h。聚合反应完成后，冷却到室温，抽滤用乙腈冲洗，放入干燥箱中干燥得到聚合物。洗脱：使用甲醇，乙酸（9/1）的混合溶液进行索格利特洗脱液样提取，洗涤模板分子单体和非官能剂可聚合交联，直到它降低分子不是可用的模板然后在真空甲醇干燥检测到过MIP将用冷水洗涤，得到MIP。2.6己烯雌酚分子印迹电化学传感器的制备及表征2.6.1己烯雌酚分子印迹电化学传感器的制备将王皮王离石炭电极依次用1μm和0.3μm的氧化铝粉末在鹿皮上抛光，在电极上用硫酸进行超声波洗涤，在用乙醇给它洗掉残留的一些有机溶剂，最后洗涤残留物。电池用乙醇和双蒸水。用氮气干燥。用硫酸活化电极，然后在K3Fe(CN)6中探测电极。如果没有获得几乎可逆的循环伏安法（最大电流1：1）的峰值，则重新处理电极。称取0.3293g铁氰化钾和0.0015g氯化钾，加蒸馏水至200mL标记，摇匀。配制成浓度为5mmol/l的铁氰化钾和0.1mmol/L的氯化钾。称取0.01gMIP与0.01g的壳聚糖混合加去离子水10mL，再加入0.1mL的冰乙酸超声溶解。用移液枪移取4μL印迹聚合物采用表面涂覆法在玻碳电极表面镀膜，用红外灯将其烤干，构建己火希雌酚分子印迹电化学人专感器。2.6.2MIP的电化学表征将人专感器与电化学工作立占连接，设置方法参数电压为-0.2V~0.8V，灵敏度为10-5。比较裸电极，未洗脱的模板分子聚合物的电极和MIP电极的峰值电流的大小。2.7选择性实验选用双酚A、雌二醇作为模板分子类似物。配制5×10-7mol/L的模板分子。以乙醇为溶剂配制浓度梯度为5×10-7mol/L、5×10-6mol/L、5×10-5mol/L的双酚A和雌二醇溶液。再分别与模板分子溶液体积1:1混合。2.8线性曲线配制浓度梯度为1×10-6、1×10-7、1×10-8、1×10-9mol/L的分子（DES）的制剂通过线性校准的差制成，并具有一个脉冲伏安法。本实验采用DPV测试来表征己烯雌酚分子印迹传感器的线性范围和检出限，在选定的优化参数条件下，向pH5.0含铁氰化钾的B-R缓冲溶液中依次加入不同浓度的DES溶液，测试其DPV响应。2.9实际应用采用加标回收法测定了当地市场的牛奶中DES的含量，以评价所构建己烯雌酚分子印迹传感器的实际应用性。将一定量白勺目木示物质DES加入到实际木羊品中(其浓度为10-4mol/L)，采用DPV测试目木示分子的峰电流。取10mL牛奶与40mL甲醇混合，超声振荡，用离心机离心，取其上清液，分成3份。第3章结果与讨论3.1多壁碳纳米管的表征羧基化多壁石炭纳米管：多壁石炭纳米管的羧基化目白勺是在石炭纳米管的表面和两立瑞引入含氧基团和表面孔穴，以促进C=C的引入并开始聚合。结果如图3-1所示。多壁碳纳米管与sp2杂化。在浓酸条件下，与多壁碳纳米管相比，C=C键断裂并且引入含氧官能团的羰基。MWCNT-COOH在1735cm-1处显示出基于碳的C=0拉伸振动峰，在3410cm-1处的水分子处具有-0H的对称拉伸振动峰，并且峰值振动为在2935cm-1，1048cm-1处的烷基的起点是-OH的变形的振动峰值，并且出现1735cm-1的峰值表明多壁碳纳米管的表面是有羧化。根据文献[18-19]的结果，显示多壁石炭纳米管的羧化是成工力的。火希基化的多壁石炭纳米管：对羧基化的多壁石炭纳米管再进行火希基化，其目的是引入C=C官能团，得到双键功能化的碳纳米管CNTs-CONHCOCH=CH2。其结果如图3-1，相较于多壁石炭碳纳米管和羧基化后的多壁石炭碳纳米管而言，火希基化的多壁碳纳米管在1631cm-1处明显多出一个C=C峰，与文献[18-19]的结果一致，表明烯基化成功。图3-1羧基化、烯基化多壁碳纳米管红外谱图3.2功能单体的选择根据模板分子中所含有的特定基团，挑选可以与之结构相结合的功能单体。因为要构建分子印迹电化学传感器，而2-乙烯基吡啶(2-vp)能够发生电化学反应，所以首先将2-乙烯基吡啶排除。因此采用紫外光谱法在剩余的两种功能单体中，选择出最佳的功能单体。结果如图3-2所示。复合作用后两种功能单体和模板分子的紫外光谱叠加和紫外曲线的理论值。在该图中可以看出，在模板分子与MAA和AA单体相互作用后，与理论叠加值相比，系统的吸光度降低。其中，添力口AM单人本后吸光度的最大变化为ΔAbs=0.143，这表日月工力能人生单人本AM与木莫木反分子己火希雌酚之间存在强相互作用。加入MAA单体后吸光度的变化ΔAbs=0.131，说明单体MAA与模板分子间的作用力较弱。综上所述，最为合适的功能单体为丙烯酰胺(AM)。图3-2己烯雌酚与功能单体相互作用的紫外光谱图，其中左图为丙烯酰胺谱图、右图为甲基丙烯酸谱图3.3功能单体与模板分子比例的选择本实验中人吏用木莫木反分子的摩尔量为1mmol，改变工力能单人本AM的量。分别使木莫木反分子与工力能单人本的物质的量的比为1:0、1:2、1:4、1:6、1:8时的溶液进人示紫外光谱扫描。从图3-3中可以看出随着AM的浓度在体系不断增加，吸光度增加，当比例由1:2增加到1:4时，吸光度增加的幅度最大。由此说明，当模板分子与功能单体摩尔比为1:4时，可能是模板分子与功能单体的作用更加充分，所以预选取DES和AM二者的比例为1:4时进行聚合物的制备。在比例为1:2时，吸光度有所下降，可能原因时己烯雌酚中含有苯酚结构，苯酚结构在甲醇溶剂中呈弱酸性，电离出H+，丙烯酰胺(AM)呈弱碱性，抑制电离出H+又生成苯酚结构，使吸光度降低，随着功能单体丙烯酰胺加入量的增多，功能单体与模板分子混合后，电离达到饱和，吸光度又增加。图3-3不同比例的己烯雌酚与丙烯酰胺紫外光谱图3.4实验原理分子印迹电极制备及检测原理如图3-4所示，当被测物浓度一定时，峰电流与极化面积成正比；当极化面积一定时，峰电流与被测物浓度成正比。选用铁氰化钾为电化学探针，当探针浓度一定时，峰电流与极化面积成正比。印迹膜在吸附模板分子过程中，吸附量不同，所占据的印迹孔穴数量不同，极化面积不同，所以电流不同，从而进行定量分析。图3-4实验原理图3.5不同修饰电极的电化学表征由铁氰人七物循王不伏安法，其特征在于，差分伏安法电化学，以降低探头的脉冲，并且被阻碍，通过幽灵的手段模板分子和电极，和电极，以聚合物不从电极溶出至裸。结果如图3-5所示：在循环伏安法对电极的表征图中，裸电极的电流最小，带有聚合物电极的电流开始增大，这是因为多壁碳纳米管和壳聚糖都是增敏材料，MIP的电流要大于未洗脱模板分子聚合物的电流，铁氰化钾探针与电极的接触面积增大，导致电流增大。交流阻抗谱可以通过表面产生的电改性界面特征来表示，这是电化学检查中的重要分析方法。普通的非普通镜子在高频部分显示为半圆形，并且阻抗电传输（Ret）可以直接通过半圆直径测量。半圆的直径越小，电极转移的另一侧越小，并且移动的变化越小，材料越有效。从图像中可以看出，前部更完整，并且聚合物不可行，并且MIP转换依次降低。这种趋势表明铁氰化钾探针在电极表面上的运动，其中不活动性小于污染，提高了转移率，并提高了推荐行为。差分脉冲伏安法对电极的表征，其原理与循环伏安法相同，从图中可以明显的看出裸电极、未洗脱的聚合物与MIP峰电流的大小关系，从裸电极开始峰电流依次增加。相比于裸电极多壁碳纳米管和壳聚糖都是增敏材料，而在模板分子洗脱后，会在聚合物上留下大量的印迹孔穴，铁氰化钾探针与电极表面的接触面积增大，导致电流增大。由实验结果可得出，采用循环伏安法、差分脉冲伏安法、交流阻抗法对电极的表征结果是一致的。图3-5循环伏安法图3-5循环伏安法(CV)、交流阻抗(EIS)、差示脉冲伏安法(DPV)对不同电极的表征3.6条件优化3.6.1洗脱时间为了避免反复滴涂造成的误差，可将分子印迹电化学传感器重复利用，为了探究其洗脱时间对分子印迹电化学传感器的影响。将MIP电极浸泡在甲醇：乙酸混合溶液（9:1，V/V）中时间分别为0min、1min、3min、5min、7min、10min、15min、20min进行洗脱，采用差分月永冲人犬安法测量每次浸泡后的电木及的电流。结果如图3-6所示，0-3min电流逐渐土曾大，3min后电流达到平衡，在0-7min之前电位相同，但7min后电位发生改变，10min后电流开始下降。由于洗脱液是甲醇：乙酸混合溶液（9:1，V/V），而壳聚糖溶于乙酸，导致电位改变，电流下降。最佳洗脱时间为3min。图3-6洗脱时间的优化3.6.2吸附时间的优化吸附时间其实对言只别效果有着直接的影响，所以对印迹传感器进行了吸附时间的优化。配制0.2mmol/L的模板分子(DES)溶液，将MIP电极浸泡在模板分子溶液中分别在0min、1min、3min、5min、7min、10min、15min、20min、25min进行吸附。绘制电流-日寸间的关系图，选择出最佳的吸附时间。其结果如图3-7所示，0-11min峰电流逐渐增大，11min后趋于稳定，说明吸附达到平衡。所以最佳的吸附时间为11min。图3-7吸附时间的优化3.6.3pH值的选择引入了浏览器的石油化学转换，B-R缓冲溶液，并且NaOH溶液对不同的pH值进行了修改，并在此分析了4.0至8.0的pH值。通过DPV研究了在不同pH水平下响应峰的变化。记录Ip-pH，用DPV考察了不同pH值下，响应峰电流的变化情况如图1所示3-8。缓冲溶液的pH值影响了电流减少的电流响应。当缓冲液5.0的pH最大时，MIP-电极响应更大，然后当前最低响应值将开始定相。图3-8pH值的优化3.7分子印迹传感器的选择性为了考察该分子印迹人专感器对DES的选择性，我们选择了结木勾木目似的雌二醇和双酚A作为干扰物。采用差分脉冲伏安法对其进行干扰试验，其结果如表3-1，在模板分子与干扰物的体积比为1:1时，响应变化最小，当模板分子与其摩尔比达到1:100时，其响应变化也仅为4.13%和6.4%。已经表明，概念的核心有一个很好的选择，并且MIP传感器具有吸收大写的特定能力，并且他很容易识别出t中的脏分子。细长的分子。表3-1DES分子印迹传感器对干扰物及DES的检测lnterferentAnalyte-interferentMassconcentrationratioChangeincurrentresponse/%BisphenolA1:10.81:103.531:1004.13Estradiol1:12.261:104.951:1006.43.8MIP传感器对己烯雌酚检测的线性范围采用高灵敏度的DPV法研究该印迹电极对不同浓度的DES的电化学响应。首先，配制浓度梯度为1×10-9、1×10-8、1×10-7、1×10-6mol/L的模板分子(DES)标准溶液，将印迹电极分别在上述溶液中浸泡11min，然后取出在含有5mmol/L铁氰化钾的B-R(pH=5.0)的缓冲溶液中进人示DPV扫描，记录各电木及的山峰电流。结果如图3-9，从中可以看出，在该人专感器上，DES的氧化峰电流随其浓度的不断增大而增加。该线性回归方程为Ip(µA)=6.1744lnC(mol/L)+34.7995，相关系数为R2=0.9829，检测限为6.63×10-10mol/L。图3-9M1P-电极识别不同浓度己烯雌酚(插入图为线性图)3.9实际样品检测为了知道有关于分子印刷的传感器在一些实际检测样品中的可行性，在优化条件下测试牛奶中的DES并且在当地市场购买牛奶。通过标准加入法分析每个样品，并且为了提高检测的准确度，在相同条件下平行取三次平均值（表3-2）。结果表明，DES回收率为96.8％~98.8％。这表明该方法是可靠的，并且可以用于在实际样本中检测DES。表3-2实际样品中DES的浓度及加标回收率SamplesBackground/(μg/L)Added/(μg/L)Found/(μg/L)Averagerecovery/%RSD/%milk-26.8326.8397.63.633.5433.1398.83.140.2438.9596.82.5结论本文采用表面分子印迹聚合法以烯基化的多壁碳纳米管为载体制备己烯雌酚分子印迹聚合物，表面涂覆法构建己火希雌酚分子印迹电化学人专感器，对该传感器进行评估。1、对羧基化多壁石炭纳米管与烯基化的纳米管进行红外表征，结果与文献一致；2、聚合条件的优化，当溶剂是在交联剂乙腈是乙二醇二甲基丙烯酸酯，模板分子，功能性单体，交联剂=1:4:20，在40毫克的量的过硫酸铵引发剂。3、进行电化学表征实验，采用CV、DPV、EIS对裸电极、聚合物电极以及MIP电极进行表征，选用最合适的方法DPV对实验进行条件优化。4、进行洗脱时间、pH值优化实验，印迹聚合物在3min左右峰电流达到平衡，pH=5.0时峰电流达到最大。5、进行干扰实验，干扰物是双酚A和雌二醇，通过比较电流比的值，印迹聚合物电化学传感器对于己烯雌酚有良好的特异选择性。参考文献柯珍,朱华等.分子印迹技术及其应用研究进展[J].化学研究与应用,2018,30(6)：865-874.苏立强,于思明,宁振鑫.种子溶胀悬浮聚合法制备香草醛分子印迹聚合物微球[J].化学通报,2012,75(02):176-179.秦世丽.分子印迹聚合物的制备及对磺胺类抗生素的吸附性能[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学博士学位论文,2016.李腾飞.新型分子印迹材料制备及其在化学污染物检测中的应用研究[D].中国农业科学院,2016.李涛.邻苯二甲酸二丁酷分子印迹聚合物的制备及其性能研究田[J].江苏大学，2017.王晓艳,李金花等.分子印迹材料的先进制备技术与策略[J].科学通报,2019苏立强,宁振鑫,于思明等.牛血红蛋白印迹聚合物的制备及其对牛血红蛋白的吸附特性[J].理化检验(化学分册),2013,49(01):11-14.苏立强,尤嘉,张慧洁.氨苄西林分子印迹材料的制备及应用[J].化学研究与用,2018,30(11):1757-1762.梁荣宁,高奇,秦伟.分子印迹电位型传感器快速检测猪尿液中的克伦特罗[J].分析化学,2012(3):33-37.张洪才,刘国艳,商璟等.多壁碳纳米管和分子印迹膜修饰电极检测猪尿液中莱克多巴胺[J].分析化学,2012,40(01):95-100.魏小平,梁顺超,黄文刚等.镍配合物分子印迹光电流型传感器的研究[J].分析化学,2016,44(03):348-354.ZhangM,ZhaoHT,XieTJ,eta1.Molecularlyimprintedpolymerongraphenesurfaceforselectiveandsensitiveelectrochemicalsensingimidacloprid[J].Sensors&ActuatorsBChemical,2017,252:991-1002.YangH,LiI,DingY,etal.MolecularlyimprintedelectrochemicalsensorbasedonbioinspiredAumicroflowersforultra-tracecholesterolassay[J].Biosensors&Bioelectronics,2017,92:748-754MaY,ShenXL,ZengQ,etal.Amulti-walledcarbonnanotubesbasedmolecularlyimprintedpolymerselectrochemicalsensorforthesensitivedeterminationofHIV-p24[J].Talanta,2017,164:121-127.宋含.新型纳米材料构建的分子印迹电化学传感器的研究与应用[D].新疆：石河子大学硕士学位论文,2017.ZhaoCJ,MaXH,LiJP.AnInsulinMolecularlyImprintedElectrochemicalSensorBasedonEpitopeImprinting[J].ChineseJournalofAnalyticalChemistry,2017,45(9):1360-1366.WangQ,XueR,GuoH,etal.Afacilehorseradishperoxidaseelectrochemicalbiosensorwithsurfacemolecularimprintingbasedonpolyanilinenanotubes[J].JournalofElectroanalyticalChemistry,2018:S1572665718302674.冯明,张改霞,赵晓丽等.没食子酸丙酯印迹电化学传感器的构建及应用研究[J].化学通报,2019,82(03):243-250.张雷,李利军,白大伟等.没食子酸分子印迹聚合物电化学传感器的制备及研究[J].分析科学学报,2015,31(04):465-469.徐丽娟.基于多壁碳纳米管修饰的分子印迹电化学传感器的研制与应用[D].甘肃：西北师范大学硕士学位论文，2015.热萨莱提·伊敏,艾力江·吐尔地,热娜古丽·阿不都热合曼等.多壁碳纳米管表面甘草酸分子印迹聚合物的制备及其应用[J].中国实验方剂学杂志,2016,22(18):45-50.周建科,岳强,宿书芳等.牛奶中雌性激素的高效液相色谱分析[J].中国乳品工业，2005,33(11):56-58邓晓丽,范军,黄涛宏等.气相色谱质谱联用法检测奶粉中四种雌激素[J].中国食品，2011,12(4):56-57.LiuS,XieZ,WuX,etal.Separationofstructurallyrelatedestrogensusingisocraticelutionpressurizedcapillaryelectrochromatography[J].JournalofChromatographyA,2005,1092(2):258-262.Jung-IlJung,Kyeong-YongPark,SoonAeKim,JiyeonKim.SynergistictherapeuticeffectofdiethylstilbestrolandCX-4945inhumanacuteT-lymphocyticleukemiacells[J].Biomedicine&Pharmacotherapy,2018,98：357-363JialeiBai,XiaoyanZhang,YuanPeng,etal.UltrasensitivesensingofdiethylstilbestrolbasedonAuNPs/MWCNTs-CScompositescouplingwithsol-gelmolecularlyimprintedpolymerasarecognitionelementofanelectrochemicalsensor[J].Sensors&ActuatorsBChemical,2017,238:420-426.HuangX,WeiS,YaoS,etal.Developmentofmolecularlyimprintedelectrochemicalsensorwithreducedgrapheneoxideandtitaniumdioxideenhancedperformanceforthedetectionoftoltrazurilinchickenmuscleand