磁性聚苯乙烯類功能材料的制備及其富集性能的研究.pdf

1、聚苯乙烯材料由于具有剛性好、耐酸堿且合成方法可控等特點(diǎn)，是一種合適的萃取分離介質(zhì)。近年來，基于磁性材料發(fā)展的磁性分散固相萃取技術(shù)在分析領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。相較于傳統(tǒng)的固相萃取技術(shù)，磁性分散固相萃取材料能夠均勻分散在樣品中，被分析對象的擴(kuò)散傳質(zhì)過程不再受到柱狀固定相的限制，可以與萃取材料直接充分接觸，萃取平衡時間得到縮短，且萃取效率大大提高。因此針對不同分析對象，設(shè)計(jì)磁性聚苯乙烯類功能材料，不僅能夠使材料具有更明確的選擇性，而且能使得分

2、析對象更快、更有效的從基質(zhì)中分離，節(jié)約分析時間，減少基質(zhì)干擾。本論文的工作主要是針對多環(huán)芳烴、有害金屬制備了相應(yīng)的磁性聚苯乙烯功能材料，并且利用聚多巴胺(PDA)材料易成膜且具有眾多活性基團(tuán)的特點(diǎn)，制備了具有分子識別能力的磁性聚苯乙烯-聚多巴胺復(fù)合材料。此外，還對三種磁性聚苯乙烯類功能材料的富集性能及機(jī)理進(jìn)行了探討，為制備的材料在后續(xù)的實(shí)際應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。論文的主要研究內(nèi)容及結(jié)果分為如下三個部分：
　　1.以磁性硅膠微球?yàn)榛|(zhì)

3、，以偶氮二異丁氰(AIBN)引發(fā)，采用4-氯甲基苯乙烯(VBC)為單體，二乙烯基苯(DVB)為交聯(lián)劑，甲苯和聚乙二醇2000(m/m=1/2)為聯(lián)合致孔劑制備了磁性聚苯乙烯-氯甲基苯乙烯材料。通過傅里葉紅外光譜(FT-IR)、X-射線衍射(XRD)和氮?dú)馕锢砦?BET)對磁性聚苯乙烯-氯甲基苯乙烯材料的結(jié)構(gòu)和形態(tài)進(jìn)行了表征，對材料的制備條件進(jìn)行了優(yōu)化。以蒽為考察對象，對磁性聚苯乙烯-氯甲基苯乙烯材料的富集性能及洗脫條件進(jìn)行考察。實(shí)驗(yàn)結(jié)

4、果表明當(dāng)單體和交聯(lián)劑的質(zhì)量比為1:4，單體和致孔劑的質(zhì)量比為1:1，甲苯和聚乙二醇2000(m/m=1/2)為聯(lián)合致孔劑時得到的磁性聚苯乙烯-氯甲基苯乙烯材料富集效果好。磁性聚苯乙烯-氯甲基苯乙烯材料對大環(huán)芳香族化合物的富集主要以疏水作用為富集機(jī)理，而且實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)材料對于萘、苯和甲苯之類小分子芳香族化合物的富集效率很低，推測材料可能對三元環(huán)以上的多環(huán)芳烴的富集效果更好，材料具有一定的抗干擾性。材料對蒽的吸附率最大為97％。使用2mL的乙腈

5、做洗脫劑，洗脫率可達(dá)99%。
　　2.首先合成了反應(yīng)單體乙烯基苯甲氨二乙酸(VBIDA)，然后以磁性硅膠微球?yàn)榛|(zhì)，在偶氮二異丁氰引發(fā)下，二乙烯基苯為交聯(lián)劑，合成了磁性聚苯乙烯-苯甲氨二乙酸材料。通過傅里葉紅外光譜、核磁共振氫譜(1H-NMR)和液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS)對乙烯基苯甲氨二乙酸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。通過傅里葉紅外光譜和熱重分析(TG-DTG)對磁性聚苯乙烯-苯甲氨二乙酸材料的結(jié)構(gòu)活性及熱穩(wěn)定性進(jìn)行了表征。以Cu2+為

6、考察對象，對所制得材料對金屬離子的吸附性能及洗脫條件進(jìn)行了考察。結(jié)果表明磁性聚苯乙烯-苯甲氨二乙酸材料對Cu2+吸附效果明顯，最大吸附量可達(dá)72.32mg·g-1，吸附率最大為93%，吸附穩(wěn)定的時間是30min。使用2mL，0.1mol·L-1的EDTA為洗脫劑可將材料洗凈，洗脫率為95%。
　　3.本實(shí)驗(yàn)以色氨酸為模板，制備磁性聚苯乙烯-苯甲氨二乙酸-多巴胺分子印跡復(fù)合材料。通過傅里葉紅外光譜、固體表面熒光法、熱重分析和 X射線

7、光電子能譜(XPS)對磁性聚苯乙烯-苯甲氨二乙酸-多巴胺分子印跡復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行了表征。對磁性聚苯乙烯-苯甲氨二乙酸-多巴胺分子印跡復(fù)合材料的制備條件進(jìn)行優(yōu)化，以色氨酸為考察對象，對所制得磁性聚苯乙烯-苯甲氨二乙酸-多巴胺分子印跡復(fù)合材料的吸附性能及選擇性進(jìn)行了考察，同時對材料的重復(fù)使用性進(jìn)行了考察。結(jié)果表明當(dāng)單體VBIDA與交聯(lián)劑DVB的質(zhì)量比為1:1、聚乙二醇2000為致孔劑、多巴胺包覆時間為24h時制得的復(fù)合材料選擇性吸附