分子印迹技术课件.ppt
分子印迹技术 在废水处理中的应用,2014.12.12,分子印迹技术：为获得在空间结构和结合位点上与某一模板分子完全匹配的聚合物的制备技术。,目标分子与功能单体通过共价作用或非共价作用形成复合物,加入交联剂，在目标分子-功能单体复合物周围发生聚合反应，形成具有机械性能的高分子聚合物,洗脱除去目标分子，通过一定的物理或化学方法除去目标分子这样就在聚合物中留下一个与目标分子在空间结构上完全匹配的空腔,广泛地应用于手性固定相分离、固相萃取、膜分离、仿生传感器、模拟酶催化及药物控释等领域中,Overview of review structure,MIPs 在废水处理中的应用,污染物的有效测定,MISPE：为复杂样品提供了一种简单高效的预处理方法,已成功从水样中萃取和检测了一系列的化合物,MISPE基本原理流程图,MISPE与HPLC联用,高效分离检测目标污染物,Xu et al.(2009)，MISPE-HPLC 分离检测环境中的微量雌激素酮,优势：高选择性，检出限低，相对标准偏差小,缺点及相应的改进策略,有机污染物的选择性吸附,吸附优势：成本低，适应能力强，设计/操作简单等,吸附剂：活性炭，氧化铁纳米材料，石墨烯材料，MIPs等等,MIPs：高选择性，吸附容量大,针对MIPs作为吸附剂去除有机污染物，已做了很多研究,MIPs作为吸附剂的局限,实验室研究：已有效去除一系列有机污染物,实验室研究,大规模工业应用,众多复杂性,作为催化剂降解污染物,例：制备负载MIPs的TiO2光催化剂，用于2-硝基酚和4-硝基酚的降解,光催化的活性得到了增强,具有很高的选择性,Shen XT,Zhu LH,Liu GX et al(2008)Environ Sci Technol 42(5):16871692,基于MIPs的荧光传感器用于污染物的选择性识别,已有多种方法用于将荧光传感器与MIPs一体化,得到基于MIPs的荧光传感器,用于目标分析物的特异性识别和定量检测,通过荧光转换平台的印迹制备基于MIPs的荧光传感器,检测原理：荧光转换平台表面上的MIPs作为识别元件，特异性的结合复杂基质中的微量目标分析物，这将引起传感器的荧光淬灭，而淬灭程度与目标分析物的量有关。,缺陷：残余模板的泄露,解决：SMI及虚拟模板,基于MIPs的复合材料在废水处理中的应用,传统MIPs在实际应用中的不足：模板去除不完全，亲和力低，传质慢,近来：与纳米材料、磁性粒子、量子点等结合制备基于MIPs的复合材料,复合材料集合了两者的优点，具有优异的性能：高选择性，良好的亲和力，对分析物具有快速的结合/分解动力学,MIPs-磁性粒子复合材料（MMIPs）,Fe3O4的优点：毒性低，成本低，生态友好性,在分离、催化、生物学及环境修复方面均有应用前景,将MIPs与Fe3O4结合，在选择性和灵敏度上有良好的综合效益,Li Y,Li X,Chu J et al(2010)Environ Pollut 158(6):23172323,MIPs-纳米颗粒复合材料,大量的纳米材料作为辅助材料用于分子印迹聚合物的制备：碳纳米管、纳米SiO2、磁性纳米粒子、多壁碳粒子、TiO2纳米管、金纳米粒子、银胶体粒子等,Gao RX,Kong X,Su FH et al(2010)J Chromatogr A 1217(52):80958102,MIP-CNTs复合材料检测痕量三氯生,CNTsTCS-MIPs：动力学快、吸附容量大、选择性好,提取效率和选择性：CNTsTCS-MIPs CNTsNIPs,MIPs-量子点复合材料,量子点优点：光稳定好、光致发光效率高、量子尺寸效应等,量子点缺点：易受模板分子结构相似物质的干扰，非特异性结合导致其荧光背景值偏高，从而使其特异性和检测的灵敏度受限，成为量子点广泛应用的主要障碍。,解决：将分子印迹技术的高选择性与量子点的优异荧光特性相结合,原理：二嗪农与MIP的特异性识别空腔结合，导致了荧光淬灭,结果：高选择性识别检测+快速的吸附脱附,例：量子点QDsMIP纳米微球复合材料用于农药的特异性识别和直接荧光定量检测,Zhao YY,Ma YX,Li H et al(2011)Anal Chem 84(1):386395,将MIPs应用于废水处理的关键障碍,关键障碍,机理研究不足,亲水性MIPs,残余模板泄露,机理研究不足,MIPs形成及MIPs配体识别的机理研究不足,MIPs的成功制备依赖于功能单体和模板复合体的稳定性和强度（主）和聚合作用,模板和功能单体之间的作用力为共价键或非共价键（氢键、静电作用及疏水作用）,而每种作用力的相对重要性还未知,亲水性分子印迹聚合物,Click to add title in here,Click to add title in here,1,2,制备局限在有机溶剂中进行，应用于水相时，表现出不同的膨胀效果，从而使其特异性受限,水分子与模板存在竞争，使模板与功能单体之间的非共价键减弱或被破坏,问题1,问题2,残余模板泄漏,仍有待研究虚拟模板的使用使MIPs的特异性受到一定影响,以虚拟模板制备MIPs仍有少量模板分子泄露,引入表面分子印迹技术残余模板泄露,结论,吸附剂,选择性SPE及去除给定目标分析物或结构相似化合物的重要技术,催化剂,在降解污染物方面具有重要作用,MIPs荧光传感器,较好的应用于污染物的特异性识别及检测,MIPs对目标污染物具有高选择性，在废水处理领域具有很大的应用前景,与纳米材料、磁性粒子或量子点结合制备的复合材料结合了两者的优点，提供了更广泛的应用潜力,MIPs复合材料,利用MIPs的潜在应用来得到干净水指日可待,挑战：机理研究、亲水性MIPs的制备及残余模板泄露,
