离子印迹
离子印迹聚合物功能单体的研究进展
离子印迹聚合物功能单体的研究进展分子印迹技术(molecular imprinting technique,MIT)也叫分子模板技术,是指以目标分子为模板分子,将具有结构上互补的功能单体通过共价或非共价键与模板分子结合,并加入交联剂进行聚合反应,反应完成后将模板分子洗脱出来,形成一种具有固定空穴大小和形状及有确定排列功能团的刚性聚合物。
在聚合物上留下了和模板分子在空间结构、结合点位完全匹配的三维空穴,这个三维空穴可以专一地、选择性地重新与模板分子结合,从而使该聚合物对模板分子具有专一的识别功能。
这种交联高聚物即分子印迹聚合物(molecular imprintingpolymers,MIPs)。
1 离子印迹技术原理离子印迹技术是分子印迹技术的一个重要分支,是以离子为模板,通过离子与功能单体的静电、配位等的相互结合作用,形成具有固定孔径大小的三维网状立体的刚性结构,并对模板离子具有较高的识别度。
离子印迹技术保留了分子印迹技术的部分优点,同时还具有识别模板离子的作用。
早在1972 年,Wulff 和Klotz 等制备了世界上第一个离子印迹聚合物和分子印迹聚合物材料。
随后,在1976 年,Nishide 等通过 4-乙烯基吡啶与 1,4-二溴丁烷交联制备出4-乙烯基吡啶为功能单体的金属离子印迹聚合物,并对此类离子印迹聚合物作了相关描述。
到了 2006 年,Saatılar 等详细阐述了制备离子印迹聚合物的 3 个重要步骤:①络合金属离子的可聚合配合物;②配合物的聚合;③聚合后模板离子的去除。
2 功能单体离子印迹聚合物的功能单体特征是其结构中带有不同的功能基团,且能通过离子键或配价键与模板离子相互作用形成螯合物。
由于功能单体与金属离子之间常以离子键、配位键等相互作用,这种键的作用具有空间结构稳定、定向性强等特点,相比于氢键、范德华力、静电作用和疏水作用等具有更强的作用力。
因此这种作用有利于制备高选择性和印迹功能稳定的印迹聚合物。
离子印迹技术在痕量重金属离子检测中的应用
世 纪影 响人类 生存 与健 康 的重 大 问 题 之 一_ _ 】 ] 。一 般 水 体 中
重 金属 离子含 量 较低 , 较 难进 行 准 确 检 测 , 且 多种 重 金 属 离
子 共存 易导 致 干 扰严 重 _ 2 ] 。因此 , 建立 一种 检 出 限低 、 选 择
性、 强 的识 别性 、 广 泛 的适 用性 等 特点 , 其 作 用 机理 是 通过 制
关 键 词 重金属 离子 预富集 离子 印迹技术 离子印迹聚合物 影响因素 中图分类号 : 06 5 4 . 1 文 献标 识 码 : A
Appl i c a t i o n s o f I o n I m pr i n t i ng Te c hni qu e i n t h e De t e c t i o n o f Tr a c e He a v y Me t a l I o n s
W ANG Li n l i n 一,CHEN Qu a n s h u i ,YI N Qi a n g
( 1 F u n d a me n t a l S c i e n c e o n Ra d i o a c t i v e Ge o l o g y a n d Ex p l o r a t i o n Te c h n o l o g y La b o r a t o r y,Ea s t Ch i n a I n s t i t u t e o f Te c h n o l o g y ,Na n c h a n g 3 3 0 0 1 3;2 Co l l e g e o f Ch e mi c a l B i o l o g i c a l a n d Ma t e r i a l S c i e n c e ,
离子印迹技术
模板分子+功能单体-------------→聚合物-------→印迹聚合物常见的功能单体:壳聚糖、改性壳聚糖、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯苯甲酸、乙烯基吡啶、乙烯基咪唑、苯胺、酪胺等常用的交联剂:戊二醛、环氧氯丙烷、乙二醇双缩水环氧丙基醚、乙二醇二甲基丙烯酸酯等引发剂:硫酸钾(KSP )、偶氮类物质—偶氮二异丁腈 溶剂和致孔剂:乙腈、氯仿、吐温、【四氢呋喃、甲醇、水】(极性溶剂)、DMF(N,N ’二甲基甲酰胺)交联剂,引发剂洗脱磁性镉离子印迹聚合物的制备磁性Fe304纳米粒子的性质Fe304纳米粒子的粒径非常小,直径一般在lO-lOOnm,其小尺寸和表面效应使它拥有其他晶体微粒不具备的磁特性。
特别是Fe304纳米粒子的粒径小于I6mn 的时候,其热运动能和各向异性相当,磁性颗粒的自发磁化将被破坏,磁化方向不在固定在易磁化方向上,可能在易磁化方向之间跳跃,成为超顺磁弛豫,此时剩磁及矫顽力均为零,样品就像顺磁体一样表现出超顺磁性。
在结构方面,Fe304属于尖晶石构型,属于面心立方晶格,氧原子构成密集的面心结构,Fe2+和Fe3+离子通过氧离子的超交换作用而使得Fe304粒子产生亚铁磁性。
磁性载体的制备:1. Fe304的合成(共沉淀法):Fe2+ +2Fe3+ +8OH - =Fe3O4 +4H2O ①通N 2除掉O 2②加入有机酸(柠檬酸)使得生成的Fe3O4 分散性好(1) Massart 水解法:向NaOH 中加入一定摩尔比的Fe2+和Fe3+(2) 滴定水解法:将氨水溶液滴加到一定摩尔比的Fe2+和Fe3+混合溶液中,当达到pH=6-7时,铁盐水解生成磁性Fe304纳米粒子。
2.Fe304@Si02微球的合成:(Stober 法)该方法是以正硅酸四乙酯(TEOS)作为表面修饰剂,并为其提供硅源,以氨水作为 催化剂,在无水乙醇或者醇/水的混合体系中,利用TEOS 的水解和沉积作用,在磁性Fe304纳米粒子表面沉积一层无定形的Si02,使之形成核壳式Fe304@Si02结构。
制备粒子、离子印迹技术英文
制备粒子、离子印迹技术英文The field of material science has witnessed remarkable advancements in recent years, with the emergence of novel techniques such as particle and ion imprinting. These techniques have the potential to revolutionize various industries, including energy, healthcare, and environmental science. Particle imprinting involves the creation of templates or molds using particles, which are then used to imprint specific shapes and structures onto materials. On the other hand, ion imprinting focuses on using ions to create specific interactions and functionalities within materials.Particle imprinting techniques are typically used in the preparation of nanostructured materials. These techniques allow for precise control over the size, shape, and arrangement of nanoparticles, enabling the creation of materials with unique physical and chemical properties. For instance, particle imprinting can be used to create nanostructured surfaces with enhanced catalytic activity, improved mechanical properties, or enhanced optical performance.Ion imprinting, on the other hand, involves the use of ions to create specific interactions within materials. This technique is particularly useful in the preparation of ion-exchange materials, sensors, and catalysts. By precisely controlling the type and concentration of ions within a material, ion imprinting can be used to tailor its response to specific environmental conditions or analytes.The combination of particle and ion imprinting techniques offers even greater possibilities. By combining the precision control of particle imprinting with the specific interactions achieved through ion imprinting, researchers can create materials with unprecedented performance characteristics. These materials could find applications in areas such as energy storage, water treatment, and drug delivery.However, despite their potential, both particle and ion imprinting techniques face challenges. One of the key challenges is the scalability of these techniques, ascurrent methods are often limited to small-scale production. Additionally, the cost and complexity of the imprinting processes can be prohibitive for some applications.Nevertheless, the ongoing research and development in this field are expected to address these challenges. With continued advancements in materials science and nanotechnology, it is likely that particle and ionimprinting techniques will become more accessible and cost-effective, enabling their widespread application in various industries.In conclusion, particle and ion imprinting techniques represent significant advancements in material science. These techniques offer precise control over the structure and functionality of materials, enabling the creation of novel materials with enhanced performance characteristics. While challenges remain, the potential of these techniquesis immense, and their impact on various industries is expected to be profound.**粒子与离子印迹技术:材料科学中的创新**近年来,材料科学领域取得了显著的进展,其中包括粒子与离子印迹技术等新型技术的出现。
离子印迹技术研究进展
d e v e l o p me n t . K a y wo r d s :i o n i mp i r n t e d t e c no h l o y ;wa g t e r t r e a me t n t ;t e mp l a t e i o n s ;f nc u t i o n a l mo n o me r ;c r o s s - l i ke n r ;p o l me y i r at z i o n me ho t d
A b s t r a c t : Wi t h e x c e l l e n t p r e d i c t a b i l i t y .i d e n t i f i a b i l i t y a n d p r a c t i c a b i l i t y ,i o n i mp i r n t e d t ch e no l o y g h a s a w i d e a p p l i c a t i o n i n w a t e r
吴海锋 ,裘俊红
( 浙 江 工业 大学化 学 工程 与材料 学院 ,浙 江
摘
杭州 3 1 0 0 1 4 )
要 :离子印迹技术具有优越 的预定性 、识别性 和实用性 ,在水处理方 面应用广泛 。对离子 印迹 技术 的
原理 和研 究现状进行了介绍 ,依据离子 印迹 聚合物 的制备 过程 ,对模 板离子 、功能单 体 、交联 剂和 聚合 方法 的 选择进行了综述 ,回顾 了离子 印迹技术应用 于水 处理的研究 内容和成果 ,展望 了离子 印迹技术 的发展趋势 。 关键词 :离子印迹技术 ;水处理 ;模板离子 ;功 能单体 ;交联剂 ;聚合方法
WU Ha i - f e n g ,Q I U J u n - h o n g
浅谈重金属离子印迹技术
1 . 离 子 印 迹 技 术概 述
众所 周知 ,重金 属在 自然界 不能被 降解 ,在 自然界 的 重 金属 离子不 仅污染 了大气和 土壤 ,而且经 由地下 水等途 径 进入 人体 ,严重侵 害人 体 的健 康 。重 金属 污染 源 中最 主
。 喜⑨
图 1离子 印 迹 过 程 示 意 图 要 的有 铅 ( P b )、汞 ( H g )、铜 ( c u)、镉 ( c d) 和铬 ( c r )等元 素 ,除这 常见 的五类 重金 属污染 外 ,砷 ( As ) 素, 但 是过量的铜离子却 严重 侵害人体 的健康 。 的化学性 质也 与重金 属元 素有一 定 的相 似性 ,故 常常也被 如 图1 所示 ,当离子与聚合物 接触时 ,离子会 和聚合 物 归 人重金 属 污染源类 别 中。铅在 石油冶 炼 、含铅涂 料 、采 以共价键 或非 共价 键的形 式结合 ,形成 多个作 用位 置 ,再 矿 等工业 生产 中有着 广泛应 用 ,其为一 种常见 的有 毒重金 将 交联 剂加入 。交 联剂 的作 用是将 离子 和聚合 物 的相 互作 属 ,铅 以 阳离 子化学 形态存 在于 自然界 中,经 由食 物链最 用 过程记 忆下 来 ,待离子 和聚合 物反应 完成之 后 ,再 将反 后 进入人 体 。铅 在人 体 中积累到 一定 的程度 时 ,会对 人体 应 完成 之后 的聚合 物上 的离子 除去 ,原 来 的聚合物 就会形
控 制措施 ,其 根本 目的是为 了能够 实现微 电 网在并 网和孤 岛两种运 行方式 下 的平 稳运转 与切 换 ,更 好地对 电能 质量 进 行质 的提升 ,降低储 能装 置在充 放 电以后受 到稳定频 率
偏差 的影 响 ,为确保微 电 网的安全 运行 提供有 益的参考 建 处 的电压能 够与 大 电网侧 的电压 幅值 相一致 。这 里需 要注 议 。 意 的是 ,在 并 网的过程 中 ,如若 不满 足并 网条件 ,那 么要 参考 文献 马上终止并 网,在重新开始 。
离子印迹聚合物的制备及其应用
第53卷第3期 辽 宁 化 工 Vol.53,No. 3 2024年3月 Liaoning Chemical Industry March,2024基金项目: 辽宁科技大学大创项目,β-环糊精印迹凝胶电化学传感器的制备及其对铜离子检测性能研究;辽宁科技大学研究生创新项目(项目编号:LKDYC202121);辽宁省教育厅项目(项目编号:LJKZ0300)。
收稿日期: 2022-11-25离子印迹聚合物的制备及其应用侯艺帆1,冯文璐1,赵雍1,孙鸿艺1,张伟1,2*(1. 辽宁科技大学,辽宁 鞍山114051; 2. 辽宁省精细分离工程技术中心,辽宁 鞍山 114051)摘 要: 离子印迹聚合物材料具有较高的吸附与识别能力,广泛应用于重金属离子的处理、固相萃取、电化学传感器、生物医药等方面。
阐述了离子印迹聚合物的化学印迹系统,综述了离子印迹聚合物的各种生产方式与应用。
关 键 词:离子印迹聚合物;制备;应用中图分类号:O631.3 文献标识码: A 文章编号: 1004-0935(2024)03-0423-04分子印迹技术[1]的进展最早是受酶-底物、抗 原-抗体特异性识别能力的启发,20世纪90年代MOSBACH 在《Nature 》上发表了关于制备茶碱分子印迹聚合物的相关研究,引起了人们的大量关注,此后分子印迹技术逐渐成为人们的热门研究领域。
离子印迹技术[2]是分子印迹技术的分支,运用离子印迹技术制备印迹聚合物是通过将模板离子与功能单体进行组装以键能形式相互结合形成配合物,加入引发剂和交联剂通过聚合反应形成聚合物在将模板离子进行洗脱后进而得到离子印迹聚合物 (IIP )[3]。
由于IIP 具有较高的识别能力与吸附能力、可预定性好、稳定性高等优点[4],因此被广泛地应用于重金属离子的处理、固相萃取、电化学传感器、生物医药[5-6]等方面。
笔者调研了近年来有关离子印迹的相关文献,梳理了IIP 的制备方法及其应用,旨在为离子印迹的相关研究提供参考。
表面离子印迹聚合物金属离子吸附材料研究进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2022年第41卷第7期表面离子印迹聚合物金属离子吸附材料研究进展池成龙,贾爱忠,孙道来,赵新强,王延吉(河北工业大学化工学院,绿色化工与高效节能河北省重点实验室,天津市本质安全化工技术重点实验室,天津300130)摘要:离子印迹聚合物吸附材料对模板离子具有强识别能力,对其可实现高选择吸附,因而离子印迹技术常用于制备高选择性吸附材料。
但传统方法制备的离子印迹吸附材料,因识别位点容易被包埋导致其吸附容量小、吸附-脱附速率低,而表面离子印迹技术则是采用模板离子和聚合单体直接在载体表面或附近区域构筑选择性识别位点,所有活性位点均暴露,从而有效地解决了上述问题。
本文从技术原理与合成原料、制备工艺方法以及载体材料类型等方面对表面印迹聚合物吸附材料近期研究进展情况进行了概述。
针对相关研究现状,从载体材料、功能单体、目标离子等角度分析和讨论了表面离子印迹聚合物吸附材料当前发展中的不足及其所面临的挑战,并对表面离子印迹技术发展趋势和前景进行了展望。
关键词:表面离子印迹;金属离子;吸附材料;选择吸附中图分类号:O658文献标志码:A文章编号:1000-6613(2022)07-3758-12Research progress on adsorbents of surface ion-imprinted polymer forheavy metal ionsCHI Chenglong ,JIA Aizhong ,SUN Daolai ,ZHAO Xinqiang ,WANG Yanji(School of Chemical Engineering,Hebei University of Technology,Hebei Key Laboratory of Green Chemical Industry and High Efficiency Energy Saving,Tianjin Key Laboratory of Intrinsically Safe Chemical Technology,Tianjin 300130,China )Abstract:Ion-imprinted polymer adsorbents display highly selective adsorption for template ions due to their strong recognition ability.However,the adsorption capacity and adsorption-desorption rate of ion-imprinted adsorbents prepared by traditional preparation methods are seriously restrained because the recognition sites of the materials are easy to deeply embed.Fortunately,the abovementioned problems can be effectively resolved by surface ion imprinting technology because all the fabricated adsorption active sites located on the surface are fully exposed to metal ions in solutions.The recent research progress of surface ion-imprinted polymer materials is summarized from three aspects of technical principles and raw materials,preparation technology and supporter in this paper.Aiming at the current status of relevant researches,the shortcomings and challenges in the development of surface ion-imprinted polymer adsorption materials are analyzed and discussed from the perspectives of carrier materials,functional monomers and target ions,and the development prospects and trends are prospected.综述与专论DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1889收稿日期:2021-09-03;修改稿日期:2021-11-03。
浅谈重金属离子印迹技术
浅谈重金属离子印迹技术作者:徐雅琦来源:《中国新技术新产品》2017年第02期摘要:离子印迹技术作为分子印迹技术的一个重要分支,在水体重金属离子污染分析及处理等环节中可以起到良好的作用,其具有传统重金属离子的检测技术不具备的制备简单、识别性能强、检测速率快、结构稳定等特性。
本文中,笔者在概述离子印迹技术的基础上,探讨离子印迹聚合物的多种制备方法以及其在实际检测中的应用,最后对离子印迹技术未来的发展做出展望。
关键词:离子印迹;聚合物制备;重金属离子中图分类号:X703 文献标识码:A重金属离子污染日益严重,且重金属产生毒性的浓度一般都较小,不易直接检测,以往的重金属分析检测方法包括原子吸收光谱法、原子发射光谱法等。
传统的检测方法需要对被检测样品进行烦琐的预先处理,而离子印迹技术则在很大程度上改进了传统检测方法的缺陷。
文中,笔者首先对离子印迹技术进行简单概述,同时列举了离子印迹聚合物的多种制备方法及其原理,再简单介绍其在实际检测中的应用,并对金属离子印迹技术未来的发展做出展望。
1.离子印迹技术概述众所周知,重金属在自然界不能被降解,在自然界的重金属离子不仅污染了大气和土壤,而且经由地下水等途径进入人体,严重侵害人体的健康。
重金属污染源中最主要的有铅(Pb)、汞(Hg)、铜(Cu)、镉(Cd)和铬(Cr)等元素,除这常见的五类重金属污染外,砷(As)的化学性质也与重金属元素有一定的相似性,故常常也被归入重金属污染源类别中。
铅在石油冶炼、含铅涂料、采矿等工业生产中有着广泛应用,其为一种常见的有毒重金属,铅以阳离子化学形态存在于自然界中,经由食物链最后进入人体。
铅在人体中积累到一定的程度时,会对人体的消化系统和中枢神经系统造成不可逆的伤害;汞是一种在常压常温下呈液态的金属元素,也是一种剧毒的重金属元素,其在自然界中会经由水体中的微生物到鱼类到人体和呼入含汞气体两种途径进入人体中,进而严重损害了人体的呼吸道、消化道和肾脏;镉在人体中富集后,会导致人体骨质疏松同时会诱发癌症;铜是人体必备的金属元素,但是过量的铜离子却严重侵害人体的健康。
离子印迹材料的制备及应用
第5期2019年10月No.5 October,2019离子印迹材料多数以金属离子作为模板,通过静电作用或配位作用与功能单体螯合形成聚合物。
目前,国内外已经成功制备出对Pb 2+、Ni 2+、Cu 2+、Cd 2+、Zn 2+、Fe 3+等多种金属离子的印迹材料。
本课题介绍了金属离子印迹材料的制备方法,并着重对印迹材料在电化学识别、污水处理、分离提纯领域的应用进行综述。
1 制备方法1.1 本体聚合本体聚合是当前最广泛、最成熟的方法,其特点为组分简单、操作简便、产物纯净且无需复杂设备。
夏娟娟等[1]采用本体聚合法制备Cu 2+印迹材料,将该印迹材料掺入到壳聚糖海绵中,使壳聚糖海绵对Cu 2+的吸附率提高了45.2%。
邵恬恬等[2]采用本体聚合法,交联剂和引发剂分别选用乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁腈,制备Pb 2+印迹材料,饱和吸附量达19.44 mg/g ,吸附平衡时间为7 h 。
本体聚合存在产物分子质量难以控制的问题,需要进一步对产物进行研磨并筛分。
乔宁[3]采用本体聚合法,将产物研磨之后用标准筛取,成功制备了50~100 μm 的Rb +印迹聚合物颗粒。
1.2 悬浮聚合悬浮聚合是非均相型聚合,可以控制聚合物颗粒的形状和尺寸,并且可以通过溶剂调控孔隙率。
Alizadeh 等通过乳液聚合法,以溶有十六烷基三甲基溴化铵的氯仿为反应溶剂,制备了磷酸氢盐印迹聚合物,并将其制作成石墨烯电位电极传感器的识别元件。
Denizli 等通过在分散相中加入Fe 3O 4纳米粉末,制备了一些尺寸范围为63~140 μm 的磁性Cd 2+印迹材料。
Branger 等通过反相悬浮聚合制备了以Ni 2+印迹材料。
在该方法中,选择矿物油作为分散相,制得的印迹聚合物颗粒具有发达的孔结构。
1.3 沉淀聚合沉淀聚合制得的印迹材料具有粒径均匀、纯净、聚合体系黏度低等优点,因此,无需表面活性剂及稳定剂。
Tan 等[4]通过该方法制备了单分散PS-DVB 微球,并研究了原料用量、反应条件等多种因素对微球粒径的影响,最终在最优制备条件下得到了粒径在1.6~1.8 μm 的单分散PS-DVB 微球。
离子印迹聚合物功能单体的研究进展
离子印迹聚合物功能单体的研究进展本文从网络收集而来,上传到平台为了帮到更多的人,如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载本文档(有偿下载),另外祝您生活愉快,工作顺利,万事如意!分子印迹技术(molecular imprinting technique,MIT)也叫分子模板技术,是指以目标分子为模板分子,将具有结构上互补的功能单体通过共价或非共价键与模板分子结合,并加入交联剂进行聚合反应,反应完成后将模板分子洗脱出来,形成一种具有固定空穴大小和形状及有确定排列功能团的刚性聚合物。
在聚合物上留下了和模板分子在空间结构、结合点位完全匹配的三维空穴,这个三维空穴可以专一地、选择性地重新与模板分子结合,从而使该聚合物对模板分子具有专一的识别功能。
这种交联高聚物即分子印迹聚合物(molecular imprintingpolymers,MIPs)。
1 离子印迹技术原理离子印迹技术是分子印迹技术的一个重要分支,是以离子为模板,通过离子与功能单体的静电、配位等的相互结合作用,形成具有固定孔径大小的三维网状立体的刚性结构,并对模板离子具有较高的识别度。
离子印迹技术保留了分子印迹技术的部分优点,同时还具有识别模板离子的作用。
早在1972 年,Wulff 和Klotz 等制备了世界上第一个离子印迹聚合物和分子印迹聚合物材料。
随后,在1976 年,Nishide 等通过4-乙烯基吡啶与1,4-二溴丁烷交联制备出4-乙烯基吡啶为功能单体的金属离子印迹聚合物,并对此类离子印迹聚合物作了相关描述。
到了2006 年,Saatçılar 等详细阐述了制备离子印迹聚合物的 3 个重要步骤:①络合金属离子的可聚合配合物;②配合物的聚合;③聚合后模板离子的去除。
2 功能单体离子印迹聚合物的功能单体特征是其结构中带有不同的功能基团,且能通过离子键或配价键与模板离子相互作用形成螯合物。
由于功能单体与金属离子之间常以离子键、配位键等相互作用,这种键的作用具有空间结构稳定、定向性强等特点,相比于氢键、范德华力、静电作用和疏水作用等具有更强的作用力。
铅离子印迹聚合物的研究进展
的机械稳定性等优势在环保和新材料领域得到了广 泛应用[3-7]。通过制备铅离子印迹聚合物,利用其 对 Pb(Ⅱ) 的特异性识别与吸附,可实现对废水 中 Pb(Ⅱ) 的富集、分离与纯化,使含铅废水的 处理达到满意的效果。本文主要介绍了目前铅离子 印迹聚合物的制备方法、脱附及复用性及其在富集 与分离、电化学传感器等领域的应用,并提出铅离 子印迹聚合物在制备及应用过程中存在的问题及未 来的发展方向。 1 铅离子印迹聚合物的制备方法
乳液聚合法是先将模板离子、功能单体、交联 剂溶于有机溶剂中,将此混合液转入溶有乳化剂的 水中,再加入引发剂,通过交联聚合作用得到粒径 较为均一的球形印迹聚合物。该方法具有聚合速度 快,产物相对质量高,可在较低温度下反应等特 点,且制备的聚合物粒径分布较窄,属于纳米级范 围,大 大 提 高 了 印 迹 聚 合 物 的 吸 附 能 力。 Zhu 等 以 [10] Pb(Ⅱ) 为模板离子,1,12-十二烷 - Ο,Ο'-二苯基磷酸和 4-乙烯基吡啶为双功能单 体,利用乳液聚合法合成了铅离子印迹聚合物微 球。当 其 用 量 为 01g/L、 pH 为 4~9时 对 Pb (Ⅱ ) 有 较 好 的 吸 附 性 能, 最 大 吸 附 量 可 达 1169mg/g;与竞争离子 Cd(Ⅱ) 和 Co(Ⅱ) 共 存时,Pb(Ⅱ) /Cd(Ⅱ) 和 Pb(Ⅱ) /Co(Ⅱ) 的选择系数分别为 993和 1147,表明该印迹聚 合物对 Pb(Ⅱ) 具有较高的识别选择能力。徐娟 等 [11]以甲基 丙 烯 酸 为 功 能 单 体, 乙 二 醇 二 甲 基 丙 烯酸酯为交联剂,十二烷基苯磺酸钠为分散剂,采 用乳液聚合法制备了铅离子印迹聚合物微球,用盐 酸反复浸泡将 Pb(Ⅱ) 脱除。设置空白聚合物作 为对照组,发现印迹聚合物中存在大量与 Pb(Ⅱ) 互补的识别位点,其对 Pb(Ⅱ) 的吸附量和静态 吸附分配系数明显高于非印迹聚合物。 13 表面印迹法
离子印迹技术的研究进展
中图分 类号 :TQ 028
文献标识码 : A
文章编 号 : 1671—0460(2016)07—1495—03
R esearch Progress of the Ion Im printing Technology
HAN Shuang (Harbin Institute of Petroleum,Heilongjiang Haerbin 1 50028,China)
2 主要 制备方法
离子印迹技术的步骤与分子印迹技术的步骤大 2.1 本体 聚合
致相同:首先是功能单体与印迹离子之间形成单体
本 方法 与分 子 印迹 的制 备方法 大 致相 同 。本 体
一 印迹离子复合物 ;然后在适 当的交联剂 的作用下 聚合是在一定的溶剂 中加入一定 比例的印迹离子、
3 离子 印迹技术 的研究进展
赖 晓绮等p 采用本体聚合法合成的钇(Ⅲ)离子 印迹聚合物吸附速度快 ,吸附量大 、达到平衡时间
沉淀聚合的优点是得到的聚合物粒径均匀 ,没有研 仍可进行 、反应速度快 ,识别能力强 、产物质量高 、
磨带来 的损失。但是此法对于溶剂 的要求很高 ,溶 性能 好等 优点 。
剂 的黏性够小才能制得合适粒径的粒子。 2.3 原位 聚合
这种方法是将功能基单体 、引发剂 、印迹离子、 交联 剂 等完全 溶解 后 放到 管柱 或者 液相 色谱 柱 中反
使单体上的功能基定 向的排列和 固定下来 ,形成稳 交联 剂 、引发剂 和功 能单 体 ,得 到较 大粒径 的块 状
定 的离 子 印迹 聚合物 。最 后再 用溶 剂 把 印迹 离子洗 物 ,经 过粉 碎 、筛选 等步 骤得 到适 当颗 粒大 小 的聚
脱出去 ,如图 1所示 。这样在 印迹 聚合物 中就形成 合物 。该方法操作简单 ,但是容易发生印迹离子包
离子印迹聚合物
离子印迹聚合物离子印迹聚合物(Ion Imprinted Polymers,IIPs)是一种新型的功能分子材料,是一种具有高选择性和高灵敏度的分子印迹技术,它可以通过分子印迹技术来选择性地识别、捕获及分离特定的离子。
在环境治理、生物医药和食品安全等领域中,具有广泛的应用前景。
离子印迹聚合物的制备过程分为三个步骤:1. 预聚合;2. 模板离子印迹聚合;3. 模板离子去除。
预聚合是将单体、交联剂和引发剂通过自由基聚合技术制备成为交联网状结构;模板离子印迹聚合是在聚合体结构之中,将模板离子、单体、交联剂、引发剂以及溶剂混合,通过模板离子与单体之间的相互作用,使单体聚合生成形状、大小、电荷与模板离子相匹配的颗粒,以印迹出模板离子的特定位置;模板离子去除是将印迹聚合物经过洗脱和干燥等步骤,去除聚合物中的模板离子,形成高度特异性印迹孔、选体孔和不特异性孔,以实现对目标分子的选择性捕获。
离子印迹聚合物具有以下优点:1. 高选择性:离子印迹聚合物可以印迹出目标分子的结构信息,并通过特定的组分间相互作用,实现对目标分子的识别和选择性捕获。
2. 高灵敏度:离子印迹聚合物可以实现对目标分子的高效、快速和精确的检测。
3. 长效稳定性:离子印迹聚合物可以在较宽的操作条件下实现长时间的选择性分离。
4. 易于制备和重复使用:离子印迹聚合物制备的过程简单可控,可以通过制备多个相同的离子印迹聚合物实现批量分离。
离子印迹聚合物在环境治理、生物医药和食品安全等领域中具有广泛的应用前景。
在水处理领域中,离子印迹聚合物可以作为一种高效、低成本的捕捉和去除重金属、有机物和无机物污染物的材料;在生物医药领域中,离子印迹聚合物可以作为一种高选择性的药物分离和控释材料;在食品安全领域中,离子印迹聚合物可以作为一种高灵敏度、高选择性的食品污染物检测材料。
总之,离子印迹聚合物作为一种新型功能分子材料,在生物医药、环境治理和食品安全等领域中具有良好的应用前景,并将持续发挥重要的作用。
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按照模板分子与功能单体之间的作用力,分子印迹技术可以分为共价型、非共价型和半共价型三种
离子印迹过程由以下三步组成单体和模板离子形成复合物;2)对上述复合物进行
聚合反应;3)采用适当的方法去除模板。
在第一步中,单体分为配位单体和功能单体,模板离子可以与配体或普适性功能单体结合直接进行印迹,也可以与特异性配体结合之后再与功能单体相连进行印迹。
离子印迹聚合物的基础合成方法包括两种:基于逐步聚合机理的溶胶⁃凝胶法和基于连
锁聚合机理的自由基聚合。
溶胶⁃凝胶法是通过溶胶⁃凝胶过程把模板引入到无机网络结构中,使其能与其他分子或者周围的物理环境形成特异性结合位点,并且这些结合位点可以通过适当的条件来控
由于传统的合成方法所获得的聚合物可能会产生可接近性差、动力学识别慢、模板离子不易彻底清除等缺点,而表面印迹由于印迹位点在材料表面,可以一定程度上解决这些问题。
在表面印迹过程中需要各种载体的辅助作用,例如二氧化硅、活性聚苯乙烯微球、量子点(QDs)和Fe3O4磁性纳米离子。
双/多单体或双/多目标物是更灵活的印迹设计。
尤其是相对于金属离子,有相对的局限性,使用多种单体协同作用,就能更加准确高效地识别控制目标物。
另外,一种性能优异的印迹材料,如果能够大容量的同时吸附特定的几种离子,方法简单且成本低,对于印迹技术走出实验室,并实现生产,投入市场非常有利
探索光、热、磁等物理信号响应和pH、离子强度、化学物质等化学信号响应的合理结合方式,借助活性聚合、点击化学等技术,制备刺激响应型印迹聚合物材料是实现高效智能识别离子的必经之路。
材料在外界信号刺激下,自身物理或化学性质发生
变化;结束刺激时,其分子结构等可逆恢复到原始状态。
但目前,刺激响应型印迹聚合物
的研究仍以磁响应为主,其他类型的刺激响应及双/多重响应涉及较少,对金属离子的响应困难更大。
但另一方面,就金属离子印迹本身而言也有其劣势:金属离子的半径相对较小,与单体的结合力有限;很多金属离子半径类似,在特异性识别上需要斟酌采取特殊策略;模板金属离子的去除不彻底会造成后续渗漏等
离子印迹领域发展日渐完善,但仍存在许多挑战,包括:(1)离子印迹设计本身存在着某些劣势。
例如由于离子的半径相对较小,给特异性识别带来相当大的困难;很多离子电荷相同、半径类似,影响了静电作用和空间效应。
常见的功能单体所合成的印迹聚合物对待测离子选择性较差,需进一步发展有效的配体来提高选择性。
可以采用双/多功能单体、或者发展新的功能单体等办法解决。
另外,
更详尽和深层次的机理研究[63]和探索有可能解决或弥补离子本身的缺憾,出现更多的解决策略
@@@@大部分的离子印迹材料应用单一,仅与某种萃取方法的结合,其应用范围有待继续拓展。
目前离子印迹材料已经逐步应用于电分析化学、分离分析、传感分析、临床药物分析等领域,证明该技术在实际中有很大的应用潜力。
在离子印迹材料制备过程中,通过设计新的功能单体,在功能单体中引入对光、电、温度等刺激具有响应的元素,可以制备刺激响应型“智能” 印迹材料,从而有效拓展其应用领域。
目前,离子印迹材料投实际生产和工业化
应用相对较少,这主要是生产成本高导致其应用范围受到限制纳米传感分析已经逐步发展成为分析化学的研究热点,制备纳米印迹材料是未来离子印迹材料发展的一个必然趋势,尤其是用于发展各种高灵敏、高选择传感领域。
已有大量的文献是纳米尺度分子印迹传感材料,但少见重金属离子作为目标物被捕获和传感。
该研究思路有助于将离子印迹材料应用于生物体等复杂基质领域,前景良好。
(4)对重金属离子铅(Pb)、汞(Hg)、铜(Cu)、镉(Cd)、铬(Cr)和砷(As)的离子印迹聚合物的制备及应用研究已日趋成熟,尤其是对废水中这些金属离子的选择性吸附、富集、分离和进一步处理的研究。
离子印迹在痕量和超痕量重金属分析样品前处理、重金属废水处理等领域有良好的应用前景
铜离子印迹聚合物制备方法主要集中在溶液聚合和本体聚合,例如:Khajeh课题组[39~41]通过溶液聚合法进行了一系列的实验,以VP为单体制备了Cu⁃IIPs,利用ICP⁃OES等方法分析产品并提出了多变量实验设计技术和一种效应面优化法,这种方法能够优化反应条件,值得研究。
Dam等[42]以自合成的Cu(MAA)2为单体,通过沉淀聚合制备了核壳结构的铜离子印迹聚甲基丙烯酸酯微球,此法成本较低。
Yilmaz等[43]以5⁃甲基⁃2⁃亚硫酰甲基丙烯酰胺(MTMAAm)为单体,本体聚合制备了Cu⁃IIPs用于SPE,检测海水、湖水、自来水、血液透析浓缩液、复合维生素中的铜离子。
也有使用悬浮聚合法,如Hoai等[44]进行一步反应,利用MAA和VP双单体制备了一种多孔聚甲基丙烯酸酯微粒,并研究了微
粒表面形态和吸附分离性能,最大吸附容量达到235μmol/g。
用乳液聚合法制备Cu⁃IIPs较少见。
对铜离子聚合物应用的研究主要集中在固相萃取和电化学传感方面。
Dakova组[45,46]通过变换单体和与铜离子结合的复合基团制备了多种印迹材料,并用于固相萃取,考察了萃取效率。
Buica等[47]对铜离子印迹聚合物在电化学中的应用作了介绍,合成了新型单体,制备了铜离子印迹电化学传感器,最低检测限可达5× 10-10mol/L。