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碳纳米管表面分子印迹聚合物制备

许建雄

   碳纳米管(CNTs)由于其独特的性能和极大的比表面积,在分子印迹领域显示出广阔的应用前景。但目前,关于CNTs表面分子印迹聚合物的研究才刚起步,主要通过CNTs表面自由基共聚合接枝分子印迹聚合物(MIPs)。不过在聚合反应体系中,“溶液聚合”现象无法避免以及存在聚合物膜不均匀等缺点,严重影响了表面分子印迹聚合物的印迹效率。本论文分别采用原子转移自由基聚合(ATRP)和可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合反应,在多壁碳纳米管(MWNTs)表面接枝MIPs,以期得到具有优异印迹效率的印迹聚合物材料。具体内容如下: (1)MWNTs表面接枝茶碱分子印迹聚合物。利用酸氧化后MWNTs表面的羧基与2-溴代异丁酸乙二醇酯之间的反应,合成ATRP引发剂修饰的碳纳米管(MWNT-Br)。以MWNT-Br为大分子引发剂、丙烯酸羟乙酯(HEMA)为功能单体,双丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)为交联剂,在模板分子茶碱存在下,通过ATRP反应在MWNTs上接枝茶碱分子印迹聚合物膜(MWNT-TMIPs)。采用透射电镜(TEM)对合成的MWNT-TMIPs进行表征,结果显示MWNTs表面接枝上了一层均匀的印迹聚合物膜,膜厚约为5 nm。采用静态吸附的方法对所合成的MWNT-T-MIPs印迹效率进行了评价,结果表明MWNT-TMIPs对茶碱分子具有较高的印迹吸附量和选择性吸附能力。吸附动力学研究表明,MWNT-TMIPs对茶碱分子具有快速的初始吸附速度,在60 min内基本达到吸附平衡,明显优于溶液聚合方法合成的MIPs。 (2)MWNTs表面接枝Nα-叔丁氧基-L-色氨酸(n-Boc-Trp-OH)分子印迹聚合物。首先利用过量的乙二醇对羧基化的MWNTs进行修饰合成出表面含有羟基的MWNTs(MWNT-OH),再利用小分子RAFT试剂S,S’-双(2-甲基-2-丙酸基)三硫代碳酸酯与MWNT-OH反应,合成RAFT试剂修饰的MWNTs(MWNT-RAFT)。采用傅立叶红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、X射线光电子能谱(XPS)对合成的MWNT-RAFT进行表征。结果表明,MWNTs表面RAFT试剂的接枝量为71μmol/g。以MWNT-RAFT为链转移剂、丙烯酰胺(AM)为功能单体、N,N-二亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂、n-Boc-Trp-OH为模板分子,通过RAFT聚合在MWNTs表面接枝MIPs,并对聚合条件进行了初步探索。……   
[关键词]:碳纳米管;分子印迹聚合物;活性/可控自由基聚合;茶碱
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:湘潭大学2010年