● 摘要
石墨烯作为一种新兴的碳材料,拥有着比常规碳材料无可比拟的物理化学性质。它是目前最理想的二维材料,仅有一个碳原子的厚度,其独特的结构决定了众多杰出的性能,比如巨大的比表面积、优良的导电、导热性能、反常的量子霍尔效应、出色的力学、光学性能使其在分离材料、电子器件、储能材料、传感器、生物医药等领域展现出广阔的应用前景。氧化石墨烯可以看做是石墨烯的衍生物,不同的是其表面含有丰富的含氧活性基团,可以利用多种化学反应通过这些含氧活性基团对它进行功能化修饰,改性后的氧化石墨烯不仅提高了在溶液中的分散性,而且能够制备出具有特殊性能的复合材料。
表面分子印迹技术有别于传统分子印迹技术,它能够避免传统印迹聚合物粒径不均匀,模板分子包埋过深,洗脱困难,破碎研磨时印迹位点容易破坏以及吸附量低等固有缺陷。它的结合位点均裸露在载体表面,再次结合模板分子时更加容易,能够显著提高传质速率。目前,小分子的印迹技术日益成熟,但是生物大分子,如蛋白质,由于较大的分子尺寸,复杂的三维结构以及脆弱的稳定性使得蛋白印迹仍然非常困难。采用表面印迹法制备蛋白印迹聚合物,能够在一定程度上解决这些问题。
本论文主要包括以下四部分:
1. 绪论
对石墨烯和氧化石墨烯的物理化学性质,制备方法以及众多应用做了比较全面的综述。对分子印迹技术的基本原理,制备方法做了简单介绍。
2. 功能化氧化石墨烯的制备及表征分析
采用Hummers法制备氧化石墨烯,利用甲基丙烯酸羟乙酯在其表面进行功能化修饰,不仅获得了片层数目较少的功能化氧化石墨烯,而且提高了其在溶液中的分散性,防止再次团聚成块。通过SEM,TEM对其形貌观察表明,层状团聚的氧化石墨经过改性后明显呈现单片层状,红外检测证明了甲基丙烯酸羟乙酯成功的键合到氧化石墨烯表面。
3. 功能化氧化石墨烯用于对多巴胺的吸附研究
将得到的功能化氧化石墨烯用于多巴胺的吸附研究,结果表明:相同条件下使用氧化石墨烯和功能化氧化石墨烯作为吸附载体,后者对多巴胺的吸附容量明显高于前者。通过等温吸附线,经过Scatchard方程计算后,最大吸附容量为58.5 mg/g。重复5次使用后,功能化氧化石墨烯显示出良好的稳定性。
4. 溶菌酶分子印迹的制备及表征
采用经甲基丙烯酸羟乙酯修饰后的单分散的PGMA/EDMA微球为载体,以溶菌酶为模板分子,丙烯酰胺为功能单体,制备了溶菌酶表面分子印迹微球。利用SEM观察了微球表面形貌,红外检测了合成不同阶段微球表面官能团的变化,通过色谱实验验证了聚合物对溶菌酶蛋白具有特异选择性,考察了流动相的pH值的变化对溶菌酶在聚合物上保留行为的影响。
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