槲皮素体系总结

合成的内容：
DMF中槲皮素-Al紫外光谱图
DMF中槲皮素-Al荧光光谱图
乙醇中槲皮素-Al紫外光谱图
乙醇中槲皮素-Al荧光光谱图合成的膜易碎，而且极不均匀。

DMSO 中槲皮素-Al紫外光谱图
DMSO 中槲皮素-Al 荧光光谱图
反应温度优化实验：
反应时间优化实验：
反应过程中交联剂的量的优化实验：
反应过程中溶液体积优化实验：
吸附条件：
吸附溶剂的种类：包括吸附溶剂中储备液溶剂的选择。

吸附的震荡速度：
吸附溶剂的量：
吸附的时间：
选择性和干扰的实验：选择物质：
1 引言
槲皮素(3 , 3 , 4 , 5 , 7-五羟基黄酮，Quercetin)，又名栎精，是一种具有抗氧化、抗病毒、抗肿瘤和调节免疫功能等多种生物活性的天然黄酮类化合物[]，是金银花、槐米、三七、银杏等多种常用中药材和天然产物中的有效成分之一。

槲皮黄素，溶于冰醋酸，碱性水溶液呈黄色，几乎不溶于水，乙醇溶液味很苦。

可作为药品，具有较好的祛痰、止咳作用，并有一定的平喘作用。

此外还有降低血压、增强毛细血管抵抗力、减少毛细血管脆性、降血脂、扩张冠状动脉，增加冠脉血流量等作用。

用于治疗慢性支气管炎。

对冠心病及高血压患者也有辅助治疗作用。

2 实验部分
2.1 仪器与试剂
RF-5301PC荧光分光光度计(日本岛津公司)；HGC-12十二口氮吹仪(上海泉岛
公司)；NETZSCH TG-209热重分析仪(德国耐驰公司)；NICOLET AVATAR 330傅立叶红外光谱仪(美国热电公司)；Hitachi S-4300电子扫描显微镜(日本Hitachi公司)；UV-3150紫外-可见分光光度计(日本岛津公司)；pH计(海精密科学仪器有限公司)；氮气(广钢集团广州气体厂有限公司)；超声波清洗器(天津市奥拓塞恩斯公司)；烘箱(天津市华北仪器有限公司)；真空干燥箱(上海精宏实验设备有限公司)；恒温水浴振荡槽(上海一恒科技有限公司)。

聚丙烯膜(上海泽涛实业有限公司，孔径0.45 μm，厚度200 μm)；分析纯甲基丙烯酸(MAA)和偶氮二异丁腈(AIBN) 购自天津大茂化学试剂厂；化学纯丙烯酰胺(AM)购自广东汕头西陇化工厂；4-乙烯基吡啶(4-Vpy，纯度≥99%)购自美国Sigma–Aldrich公司；工业用乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)购自广州市千湖贸易有限公司；分析纯N,N-二甲基甲酰胺(DMF)来自广州化学试剂公司；所有水溶液均以超纯水(Millipore纯化系统制)配制；其它试剂均为分析纯；盐酸购自，分析纯氢氧化钠购于，乙酸钠水溶液的pH值以盐酸或氢氧化钠(天津大茂化学试剂厂)调节。

3.2.3 槲皮素配位印迹传感器的制备
支撑底材聚丙烯膜(PP)以无水乙醇震荡清洗1h，氮气吹干后保存于干净样品袋中待用，聚丙烯膜在制备配位印迹传感器前新鲜处理。

准确称取169.3 mg Qu、133. 3 mg无水AlCl3和0.086 mL MAA于磨口平底瓶中，加入10.00 mL DMF，充分超声溶解后于室温下放置12 h；再加入1.89 mL EGDMA 和37.8 mg AIBN，充分摇匀，然后超声脱气 5 min，得到预聚溶液。

将预聚溶液置于干净培养皿中，放入一片4.5×2.0 cm2的玻璃纤维膜，浸泡60 min后取出；以两片盖玻片夹住吸附了聚合溶液的玻璃纤维膜，形成“三文治”结构，然后转移至70 mm×35 mm的平底称量瓶内；向称量瓶中通入氮气5 min，用磨口玻璃盖和密封带密封瓶口，放入烘箱中，在适当温度下热引发聚合10 h。

聚合完成后，将涂布有CIP的玻璃纤维膜从称量瓶中取出，小心揭掉盖玻片后以甲醇/乙酸(v/v=9:1)、无水乙醇洗脱模板分子、金属铝、未反应的功能单体和交联剂等。

在制备配位印迹膜状传感器(CIM-sensor)同时制备了用于对照的分子印迹膜状传感
器(MIM-sensor)和非印迹膜状传感器(NIM-sensor)，MIM-sensor除不加入金属铝、NIM-sensor除不加入模板分子和金属铝外，制备及处理方法与CIM-sensor相同。

2.4 槲皮素配位印迹传感器的表征
采用扫描电镜研究槲皮素CIM-sensor的表面结构及形貌特征。

洗脱干净的CIM、MIM和NIM涂层聚合物材料分别与溴化钾混合均匀，在红外灯下干燥，压片后进行红外光谱表征和对比，观察3种涂层的化学结构采用热重分析仪研究CIM、MIM和NIM涂层聚合物材料的热稳定性。

温度范围为30-800℃，升温速度为10℃/min，氮气气氛下测试。

采用水、四氢呋喃、甲醇、无水乙醇、乙腈、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、正己烷、乙酸乙酯、二甲亚砜DMSO、二甲基甲酰胺DMF及10％(v/v)乙酸-甲醇溶液考察水杨酸CIM-、MIM-和NIM-sensor的耐溶剂性能。

在振荡频率为90 Hz 下使3种传感器浸在各种溶剂中8 h，观察是否出现开裂或脱落现象，评价3种传感器的耐溶剂性。

2.5 槲皮素配位印迹sensor-FL分析方法
固体表面荧光检测条件如下：扫描范围300-700 nm；扫描速度very fast；灵敏度High；狭缝宽度3或5 nm；激发波长Ex=442 nm，发射波长Ex=484nm。

CIM-sensor识别流程如下：将一张CIM-sensor剪成1.50×2.00 cm2的小片(每张可剪成2小片)，量取5.00 mL待测溶液加入40 mm ×25 mm的称量瓶中，使溶液浸没sensor；在机械振荡(频率100 Hz)下吸附识别40 min，取出后以无水乙醇清洗CIM-sensor表面两次；氮气吹干，然后将CIM-sensor固定在荧光仪的样品架上，与入射光源成45°角；另一边与sensor成45°的检测器接收CIM-sensor的固体表面荧光从而得到响应值。

CIM-sensor吸附槲皮素或其结构类似物的量通过相应的荧光响应值来计算。

3.2.6 槲皮素配位印迹sensor的识别性能研究
3.2.6.1 荧光响应研究
以无水乙醇为溶剂配制0.10-50.0 mg/L (水杨酸浓度) TbCl3·6H2O:SA=1:3(摩尔比)的标准溶液(Tb(SA)3)，用于CIM-sensor荧光响应的研究。

水杨酸CIM-sensor 吸附条件如下：吸附溶剂为无水乙醇，溶液体积3.0 mL，吸附时间10 min，振荡速度100 Hz，清洗溶剂为无水乙醇。

待测溶液中目标物浓度的计算公式为：
C1=(I-b1)/a1(3-1)
式(3-1)中，C1为分析物的质量浓度，I为CIM-sensor对分析物的荧光响应值，a1及b1为标准溶液中分析物浓度与CIM-sensor荧光响应值线性方程的斜率及截距。

3.2.6.2 性能稳定性
将CIM-sensor放置(放在干燥器里，避光，氮气保护)一段时间，监测识别性能的变化。

检测时间区间为0-6个星期，每隔一个星期测定其吸附性能。

以无水乙醇为溶剂配制2.00 mg/L Tb(SA)3标准溶液，用于CIM-sensor稳定性的研究。

吸附条件如下：溶液体积3.0 mL，吸附时间10 min，振荡速度100 Hz，清洗溶剂为无水乙醇。

3.2.6.3 选择性识别能力研究
以无水乙醇为溶剂配制2.0 mg/L Tb(L)3标准溶液，L分别为水杨酸、苯甲酸、间羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸和阿司匹林。

以MIM-和NIM-sensor为对照，研究CIM-sensor的识别选择性。

吸附条件如下：溶液体积3.0 mL，吸附时间10 min，振荡速度100 Hz，清洗溶剂无水乙醇。

选择性因子α定义为传感器对水杨酸的响应值除以对同样质量浓度的结构类似物的响应值：
α=I SA/I analogue (3-2) 式(3-2)中，α为CIM-sensor识别模板分子水杨酸与其结构类似物时的选择性
因子，I SA为CIM-sensor对某质量浓度水杨酸的荧光响应值，I analogue为CIM-sensor 对同样质量浓度的水杨酸结构类似物的荧光响应值。

3.2.6.4 吸附动力学研究
以无水乙醇溶剂配制一定浓度的Tb(SA)3标准溶液，用于CIM-sensor吸附动力学研究。

吸附条件如下：溶液体积3.0 mL，振荡速度100 Hz，清洗溶剂为无水乙醇。

2.7 槲皮素配位印迹传感器的应用研究
2.7.1 标准响应曲线建立
配制一系列不同浓度Tb(SA)3标准溶液，用水杨酸CIM-sensor进行识别，建立线性方程和测定线性范围。

吸附条件为：吸附溶剂为无水乙醇，溶液体积3.00 mL，吸附时间10 min，振荡速度100 Hz，清洗溶剂为无水乙醇。

2.7.2 样品制备
人工合成加标药品和人体尿样实际样品，验证水杨酸配位印迹sensor-FL分析方法的选择性。

含水杨酸的药品均购自本地药店，人体尿液来自健康志愿者。

药品1——水杨酸苯酚贴膏(每g样品含水杨酸780 mg，苯酚40 mg，辅料为凡士林，石蜡，胭脂红)处理方法：称取水杨酸苯酚贴膏0.0300 g和TbCl3·6H2O 0.0211 g于50 mL无水乙醇中超声溶解；然后量取该样品溶液0.214 mL于50 mL 容量瓶中以无水乙醇定容得含Tb(SA)3 2.0 mg/L的溶液；加标浓度为0.78 g/g。

药品2——水杨酸苯甲酸松油搽剂(每mL样品含水杨酸44 mg，苯甲酸60 mg，松馏油0.3 mL)处理方法：量取水杨酸苯甲酸松油搽剂0.600 mL和TbCl3·6H2O 0.0238 g于100 mL容量瓶中以无水乙醇中定容；然后量取该样品溶液0.379 mL 于50 mL容量瓶中以无水乙醇定容得含Tb(SA)3 2.0 mg/L的溶液；加标浓度为44 mg/mL。

尿样处理方法：准确量取尿样10.00 mL于125 mL分液漏斗中，加入0.100 mL 1.0 mol/L HCl水溶液和一定量的水杨酸标准水溶液，充分混均，静置30 min。

加
入60 mL二氯甲烷提取，静置30 min分层。

然后减压蒸干二氯甲烷提取液，加入10.00 mL TbCl3乙醇与水杨酸形成摩尔比为1:3的溶液。

尿液中水杨酸加标浓度为1.0和5.0 mg/L两个水平。

加标回收率R计算公式为：
C2=(I-b2)/a2 (3-3)
R=100%×Cs/(C2-C3)(3-4)
式(3-3)中，C2为实际样品中分析物的质量浓度(mg/L)，I为CIM-sensor分析实际样品的荧光响应值，a2及b2为配位印迹sensor-FL方法的分析物浓度与荧光响应值线性方程的斜率及截距。

式(3-4)中C S和C3分别为实际样品中分析物加标浓度(mg/L)和空白实际样品中分析物浓度(mg/L)。

3 结果与讨论
3.1 槲皮素配位印迹sensor的制备
采用表面修饰的方法，在玻璃纤维膜上修饰了槲皮素CIP涂层，聚合物贯穿了底材内部，得到配位印迹传感器，其制备过程如图3-3所示。

在聚合溶剂DMF 中，模板分子槲皮素、配位金属氯化铝与功能单体MAA通过配位键作用自组装，形成配合物模板-单体复合物，加入交联剂EGDMA、引发剂AIBN充分混合均匀后得到预聚液。

将玻璃纤维膜浸入预聚液中静止浸泡5 min，充分吸附溶液后以两块盖玻片夹紧，转移到称量瓶中，通N2除氧，65℃引发聚合。

聚合至一定时间后，将盖玻片小心揭走。

洗脱模板分子水杨酸和金属铽后，就得到能特异性识别水杨酸-氯化铽配合物的CIP传感器。

传感器的特异性识别能力来自于模板配合物洗脱后，在传感器的三维交联结构中留下了与模板配合物空间大小相符、形状互补，对模板配合物具有多重作用位点的识别“空腔”。

这种识别“空腔”的特异性识别能力是针对水杨酸-氯化铽配合物整体的，如果溶液中配合物里的模板分子水杨酸换成结构类似物或者氯化铽换成其它金属，所得到的配合物与涂层的亲和能力也随着会发生改变。

CIM-sensor的印迹效果基于聚合物上与模板互补的“空腔”，稀土金属铽(III)和水杨酸形成的配合物结构对所得聚合物的性能有重要的影响。

铽的配位数为8[39]，参照文献资料的结果[40,41]，聚合溶液组成的配比为(摩尔比)水杨酸:氯化铽:甲基丙烯酸=3:1:2。

在水杨酸CIM-sensor的制备过程中，影响固体表面荧光性质及制备重现性的聚合条件主要是聚合时间、聚合溶剂、交联剂及各类试剂的用量和相对比例，下面进一步考察这些聚合条件对涂层的影响。

图3-3. 水杨酸配位印迹传感器制备过程示意图
Fig 3-3. Schematic representation of SA CIM-sensor preparation
3.3.1.1 聚合溶剂
模板分子水杨酸在多种有机溶剂中均有较好的溶解度，但配位金属氯化铽在低极性溶剂中的溶解度较小，难以满足高聚合浓度的需要，选择极性较强的DMSO、DMF、四氢呋喃、甲醇、无水乙醇、乙腈、丙酮和乙酸乙酯作为聚合溶剂进行优化。

结果显示，氯化铽只有在DMSO和DMF中的溶解度较好，可满足高浓度聚合溶液的要求，因此选择这两种溶剂作为聚合溶剂。

配制聚合溶液组成为TbCl3:SA:MAA=1:3:2(摩尔比，下同)，每1 mmol水杨酸加入40 mL溶剂(DMF/DMSO)，振荡、超声充分混溶；加入EGDMA 3.78 mL和AIBN 37.8 mg引发剂。

把清洗过的玻璃纤维膜浸入，吸取聚合溶液后取出，用两块盖玻片夹紧；放入70 mm × 35 mm的称量瓶中，充氮气，在烘箱中以65℃引发聚合，聚合时间8 h。

聚合完成后用无水乙醇清洗(非洗脱)CIM-sensor上未反应的功能单体、交联剂等杂质，氮气吹干后测量其表面固体荧光，结果如图3-4所示。

从图中可以看出，SA的特征发射峰(410 nm)强度远高于配合物Tb-SA的(545 nm和490 nm)，说明印迹在CIM-sensor上的水杨酸主要以单分子存在，与Tb形成配合物的部分较少。

图3-4. 聚合溶剂对水杨酸CIM-sensor荧光发射光谱的影响
Fig 3-4. Effect of polymerization solvent on fluorescence emission spectrum of SA CIM-sensor 为了促进Tb和SA的配位作用，进行了以下固化处理：CIM-sensor经乙醇清洗后吹干，氮气保护下100℃加热处理16 h，高温处理前后的荧光光谱图变化如图3-4所示。

结果表明，经过加热处理后CIM-sensor(DMF为聚合溶剂)中SA的峰有所降低，而Tb-SA的峰大大加强，可见加热是促使SA和Tb形成配合物的有效方法；而CIM-sensor(DMSO为聚合溶剂)中SA和Tb-SA的峰强度均有所降低，尤
其是SA的峰非常明显地减弱。

综合以上结果，选择DMF为优化的聚合溶剂。

3.3.1.2 功能单体
配制聚合溶液组成为TbCl3:SA:4-Vpy/AM/MAA=1:3:2，每1 mmol SA加入40 mL DMF，EGDMA 3.78 mL和AIBN 37.8 mg。

聚合温度65℃，聚合时间8 h；聚合完成后用无水乙醇清洗，然后在100℃下处理16 h，结果如图3-5所示。

从结果可以看出，当MAA为功能单体时，SA的特征发射峰和Tb-SA的特征发射峰强度均高于4-Vpy或AM为功能单体时。

综合考虑灵敏度和配合物形成程度的因素，选取MAA 为优化条件。

图3-5. 功能单体对水杨酸CIM-sensor荧光发射光谱的影响Fig 3-5. Effect of functional monomer on fluorescence emission spectrum of SA CIM-sensor 3.3.1.3 聚合溶剂用量
配制聚合溶液组成为TbCl3:SA:MAA=1:3:2，每 1 mmol SA分别加入10/20/40/60 mL DMF，EGDMA 3.78 mL和AIBN 37.8 mg。

聚合温度65℃，聚合时间8 h；聚合完成后用无水乙醇清洗，然后在100℃下处理16 h。

结果如图3-6所示，综合考虑灵敏度和配合物形成程度的因素，取聚合溶剂量20 mL为优化条件。

图3-6. 聚合溶剂用量对水杨酸CIM-sensor荧光发射光谱的影响
Fig 3-6. Effect of amount of polymerization solvent on fluorescence emission spectrum of SA
CIM-sensor
3.3.1.4 交联剂用量
配制聚合溶液组成为TbCl3:SA:MAA=1:3:2，每1 mmol SA加入20 mL DMF，EGDMA 5/10/20/40 mmol和AIBN 37.8 mg。

聚合温度65℃，聚合时间8 h；聚合完成后用无水乙醇清洗干净，然后在100℃下处理16 h；当EGDMA用量为5 mmol 时，所得涂层不均匀且容易损坏，无法使用，10-40 mmol的结果如图3-7所示。

CIM在410 nm处为SA的特征发射峰，545 nm处为Tb-SA的最强特征发射峰，比较各交联剂用量下其强度的大小差别及相对比例，选择每1 mmol模板分子加入交联剂10 mmol为优化条件。

图3-7. 交联剂用量对水杨酸CIM-sensor荧光发射光谱的影响
Fig 3-7. Effect of amount of cross linker on fluorescence emission spectrum of SA CIM-sensor 3.3.1.5 聚合时间
图3-8. 聚合时间对水杨酸CIM-sensor荧光发射光谱的影响Fig 3-8. Effect of polymerization time on fluorescence emission spectrum of SA CIM-sensor 测试聚合时间为2、4、6、8、12、16 h时，所得CIM-sensor表面固体荧光光谱的差别，结果如图3-8所示。

在聚合时间为2-8 h间，随着聚合时间的增加，
Tb-SA的峰强逐渐增加；增加到8 h后，延长聚合时间反而会导致Tb-SA的峰强减小，因此选择8 h为优化后的聚合时间。

3.3.1.6 固化温度
测试固化温度分别为100、120和150℃时，所得CIM-sensor表面固体荧光光谱的差异。

结果如图3-9所示，升高固化温度反而会降低Tb-SA的荧光强度，这可能是因为温度过高时会产生荧光猝灭作用，因此选择100℃为优化条件。

图3-9. 固化温度对水杨酸CIM-sensor荧光发射光谱的影响Fig 3-9. Effect of aged temperature on fluorescence emission spectrum of SA CIM-sensor
3.3.1.7 固化时间
测试固化时间分别为1、2、4、8、16、24 h时，所得CIM-sensor表面固体荧光谱的差异，结果如图3-10所示。

虽然当固化时间为16 h时，制备出来的CIM-sensor具有最高的Tb-SA荧光强度，但考虑到时间成本，选择2 h为固化时间的优化条件。

图3-10. 固化时间对水杨酸CIM-sensor荧光发射光谱的影响
Fig 3-10. Effect of aged time on fluorescence emission spectrum of SA CIM-sensor
3.3.1.8 聚合温度和时间组成
基于以上优化后的条件而初步制备出来的CIM-sensor识别Tb(SA)3的能力较差，吸附Tb(SA)3后表面固体荧光在410 nm处的峰远高于545 nm处的峰，表明水杨酸主要以单分子的形式被富集、识别。

推测产生这种结果的原因是：合成时以65℃反应8 h后以100℃加热2 h促进Tb和SA之间的配位作用，但在65℃加热聚合阶段聚合物的印迹空腔已基本形成并固定下来，因而在100℃高温固化阶段聚合物交联结构中与Tb(SA)3互补的空腔难以形成。

因此将聚合条件改为65℃加热2 h后以100℃固化8 h，结果显示所得CIM-sensor对配合物Tb(SA)3的识别能力大大提高。

综上所述，因此最终合成的优化条件为：称取138.0 mg水杨酸和124.4 mg氯化铽固体和0.057 mL甲基丙烯酸溶解在20.00 mL DMF中，室温振荡12 h。

加入1.89 mL EGDMA和75.6 mg AIBN，超声脱气5 min。

将预聚溶液倒入培养皿中，剪取4.50×2.00 cm2的玻璃纤维膜浸没在预聚液里静止吸附5 min。

取出玻璃纤维膜后以两块盖玻片夹紧，转移至70 mm×35 mm的称量瓶中，充氮气2 min，盖上盖子后以生料带密封瓶口。

在烘箱里以65℃加热聚合2 h后升温到100℃固化8 h。

揭去盖玻片，得到水杨酸配位印迹聚合物传感器。

3.3.2 水杨酸配位印迹传感器的表征
3.3.2.1 传感器的表面形貌结构
a b
c d
e
图3-11. 水杨酸CIM、MIM、NIM传感器电子扫描显微镜图. 放大倍率：10000X. (a): CIM; (b):
MIM; (c): NIM; (d): GF; (e): CIM截面
Fig 3-11. Scanning electron micrographs of SA CIM-, MIM- and NIM-sensors. Magnifications:
10000. (a): CIM；(b): MIM；(c): NIM; (d): GF; (e): CIM cross-section 采用表面修饰的方法，在底材玻璃纤维上制备了水杨酸配位印迹传感器及其对照传感器，通过扫描电子显微镜研究了水杨酸配位印迹传感器表面结构和形貌特征，如图3-11所示。

在相同放大倍率(10000倍)下，CIM、MIM和NIM传感器表面形貌与底材玻璃纤维膜有很大的差异，表面致密且呈多孔结构；CIM表面还存在一定的层叠结构，这种层叠、多孔结构有利于增大CIM与样品溶液的接触面积，提高传质速率和吸附能力；图3-11 (e)是CIM传感器的切面图，从图中可以看出水杨酸配位印迹聚合物不仅存在于底材表面，而是贯穿了玻璃纤维膜的内部，附着在组成玻璃纤维膜的纤维细丝结构上。

3.3.2.2 传感器的红外光谱表征
CIM-、MIM-和NIM-sensor制备过程相同，模板分子水杨酸和中心金属氯化铽只通过氢键或配位键作用参与自组装，并没有参与自由基聚合反应，在聚合完成后已经洗脱除去。

3种膜状传感器应具有同样的化学结构组成，其红外吸收光谱图对比图3-12所示：3种涂层在3436 cm−1均有一个较宽的红外吸收峰，对应于O－H键的伸缩振动；2987 cm−1和2955 cm−1为功能单体MAA上的C–H 键伸缩振动；1730 cm−1吸收峰为MAA和EGDMA羰基上C＝O键的伸缩振动；1660、1462 cm−1吸收峰对应残留的C＝C双键的伸缩振动；1389 cm−1吸收峰对应于EGDMA甲基上C－H键的弯曲振动；1262 cm−1处中等强度的吸收峰对应于羧基中C－O键的伸缩振动；1157 cm−1处较强的吸收峰对应于酯基中的C－O－C键的伸缩振动。

从水杨酸CIM、MIM和NIP涂层材料的红外吸收光谱对比图可以看出，三者的化学骨架结构很相似，模板分子或模板配合物的加入没有改变涂层的化学组成。

4000350030002500200015001000500
40
60
80
100
波长/cm -1
40
60
80100透光率/%NIM MIM CIM 40
6080
100
1389
1462
1660
343629872955
1730 图3-12. 水杨酸CIM-、MIM-和NIM-sensor 的红外吸收光谱图 Fig 3-12. Infrared spectra for SA CIM-, MIM- and NIM-sensors
3.3.2.3 传感器的热重表征
采用热重分析方法研究水杨酸CIM-、MIM-及NIM-sensor 涂层材料的热稳定性，实验结果如图3-13所示，图中实线为失重曲线，虚线为失重曲线的一阶导数曲线，用于分析涂层的失重速率和最大失重温度。

由于化学组成相同，3种涂层的热重分析曲线基本一致，均在270℃附近开始失重，350℃和410℃附近明显失重。

特别的是，CIM 涂层材料在300℃附近比其余两种涂层材料多了一个明显失重的峰，原因有待进一步研究。

3种涂层材料在440℃左右基本分解完毕，失重速度迅速下降。

热重分析结果表明，水杨酸CIM-、MIM-及NIM-sensor 涂层材料在温度低于300℃时具有较好的热稳定性。

图3-13. 水杨酸CIM-、MIM-及NIM-sensor热重分析及其一阶导数曲线Fig 3-13. TG curves and derivative of TG curves for SA CIM-, MIM- and NIM-sensors
3.3.2.4 传感器的耐溶剂性能
传感器在应用的过程中，耐溶剂性能会影响涂层的使用寿命和分析重现性。

采用常用溶剂水、四氢呋喃、甲醇、无水乙醇、乙腈、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、正己烷、乙酸乙酯、DMSO、DMF及10％(v/v)乙酸-甲醇溶液考察水杨酸CIM-，MIM-及NIM-sensor的耐溶剂性能。

将3种sensor置于上述溶剂中，振荡浸泡3 h，对比浸泡前后sensor表面形貌的差异和，结果表明3种sensor涂层没有出现涂层脱落或开裂现象，涂层表面保持完整，均具有良好的耐溶剂性能。

3.3.3 水杨酸配位印迹传感器的识别性能研究
3.3.3.1 分析条件研究
(1) 吸附溶剂
选择实验室常用水、无水乙醇、DMSO、DMF、乙腈、二氯甲烷和正己烷为吸附溶剂，采用10.0 mg/L的Tb(SA)3标准溶液考察水杨酸CIM-sensor在不同溶剂中的吸附量，荧光响应结果如图3-14所示。

图3-14. 吸附溶剂对CIM-sensor识别10.0 mg/L Tb(SA)3性能的影响
Fig 3-14. Influence of adsorption solvent on recognition ability of CIM-sensor. Concentration: 10.0
mg/L Tb(SA)3
结果显示，CIM-sensor在无水乙醇中的识别能力最好，其次是DMF。

水杨酸CIM-sensor合成所用聚合溶剂为DMF，但识别时以无水乙醇为溶剂效果远优于DMF，导致这种结果的原因有待于进一步研究。

乙醇作为吸附溶剂优于其它溶剂的原因可能是Tb和SA在无水乙醇中的配位作用比较强，能较好地形成配合物[42]。

当以水为溶剂时，CIM-sensor的识别效果较差，在1.0-12.0范围调节水溶液的pH 值，对CIM-sensor识别效果无改善作用。

因此选择无水乙醇为最优的吸附溶剂。

(2) 振荡时间
采用10.0 mg/L Tb(SA)3无水乙醇标准溶液考察振荡时间对水杨酸CIM-sensor 识别性能的影响，研究其吸附动力学。

结果显示，在10 min之内，随振荡时间的增加，CIM-sensor对目标物的荧光响应值迅速增加；在10 min之后荧光响应值接近饱和，传感器达到吸附平衡。

因此选择10 min为最优的振荡时间。

(3) 振荡频率
图3-15. 振荡频率对CIM-sensor识别10.0 mg/L Tb(SA)3标准溶液的影响
Fig 3-15. Effect of shaking frequency on recognition ability of CIM-sensor.
Concentration: 10.0 mg/L Tb(SA)3
采用10.0 mg/L Tb(SA)3标准溶液考察振荡频率对水杨酸CIM-sensor识别性能
的影响，结果如图3-15所示。

随着振荡频率的加快，CIM-sensor的响应值逐渐增加。

当振荡频率超过100 Hz时，CIM-sensor在分析过程中可能会出现底材损坏、涂层脱落等问题，因此选取100 Hz为最优条件。

3.3.3.2 配位印迹传感器响应曲线研究
在优化后水杨酸CIM-sensor识别条件的基础上，研究了CIM-sensor及两种对照传感器的荧光响应范围。

以无水乙醇为溶剂配制0.10-50.0 mg/L Tb(SA)3标准溶液，研究3种传感器的响应范围，实验结果如图3-16所示。

随着标准溶液浓度的提高，3种传感器对Tb(SA)3的吸附量逐渐增加，荧光响应值逐渐增强。

当标准溶液的浓度增加到10.0 mg/L时，3种传感器的吸附接近饱和，荧光信号趋于平稳。

CIM-、MIM-和NIM-sensor的饱和荧光响应值分别为592.3，252.5和182.5，CIM-sensor的饱和荧光响应分别是MIM-和NIM-sensor的2.3和3.2倍，且具有更高的识别速率。

这种识别能力上的差异来源于CIM传感器与两种对照传感器不同的制备和识别机理。

CIM-sensor制备时，模板分子水杨酸、中心金属氯化铽与功能单体MAA之间发生配位作用，在预组装的过程中进行有序排列。

在交联聚合的制备过程中，这种有序排列和特定的三维空间被固定下来。

模板配合物被洗脱后，聚合物上原来由其所占有的空间形成一个遗留的印迹空腔，可以重新选择性识别模板配合物。

而MIM-sensor的制备虽然使用水杨酸作为模板分子，但由于其制备和识别过程是基于氢键作用，而DMF和无水乙醇对氢键作用有干扰，削弱了MIM-sensor的印迹效果和识别能力；另一方面，水杨酸容易形成分子内氢键，导致MIM-sensor与NIM-sensor的荧光响应比较相近。

而NIM-sensor中不存在印迹空腔，其识别机理主要为非特异性吸附，对模板分子的吸附能力低于CIM-和MIM-sensor。

由此可见CIM-sensor的配位作用力在极性环境中的强度和稳定性都优于氢键作用，因此CIM-sensor在极性环境如无水乙醇中的识别能力高于MIM-sensor。

图3-16. 水杨酸CIM-、MIM-和NIM-sensor识别Tb(SA)3的荧光响应曲线
Fig 3-16. Fluorescent response curves of CIM-, MIM- and NIM-sensor to Tb(SA)3 3.3.3.3 配位印迹传感器荧光信号的变化
图3-17. 水杨酸CIM-sensor识别2.0 mg/L Tb(SA)3的荧光响应衰减曲线Fig 3-17. Response decay curve of CIM-sensor to Tb(SA)3. concentration: 2.0 mg/L。