本文選題：石墨烯　切入點(diǎn)：氧化石墨烯　出處：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：黃酮類化合物廣泛存在于植物界中,是一類重要的天然多酚類化合物。由于天然產(chǎn)物體系的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、種類繁多,因此,從天然產(chǎn)物中分離純化黃酮類化合物,極具挑戰(zhàn)性。面對現(xiàn)階段黃酮類化合物的表面分子印跡聚合物存在的吸附效率低、吸附容量不大及選擇性不高的問題,本文從量子化學(xué)計(jì)算出發(fā),通過合理設(shè)計(jì)槲皮素(Qu)印跡預(yù)組裝體系,以石墨烯(Graphene)和氧化石墨烯(GO)為基體材料,利用表面分子印跡技術(shù)分別制備了石墨烯基分子印跡聚合物(MIPs/Graphene)和氧化石墨烯基分子印跡聚合物(MIPs/GO)用于選擇性識別黃酮類物質(zhì)Qu。對所制備的材料進(jìn)行形貌、結(jié)構(gòu)、組成分析和吸附性能研究,并探討其吸附作用機(jī)理。具體研究結(jié)果如下:(1)Qu分子印跡預(yù)組裝體系中功能單體及其與Qu分子間比例的優(yōu)選。通過量子化學(xué)計(jì)算,對Qu分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行幾何優(yōu)化,得到最穩(wěn)定構(gòu)象,并分析其羥基上H原子的Mulliken電荷數(shù)大小,得到其順序從大到小依次為3′(0.290)4′(0.273)3(0.266)7(0.264)5(0.258),且推斷出3′位上的H原子最易作為氫鍵給體而形成氫鍵。在此基礎(chǔ)上,選擇4-乙烯基吡啶(4-VP)、甲基丙烯酸(MAA)和丙烯酰胺(AM)與Qu分子分別構(gòu)建復(fù)合物理論模型,計(jì)算其氫鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)和相互作用能,結(jié)果顯示,4-VP單體與Qu分子所形成的氫鍵鍵長最短,鍵角最大,其間的相互作用能為㧟36.877 k J mol-1。因此,實(shí)驗(yàn)制備分子印跡聚合物(MIPs)以4-VP為功能單體。通過模擬計(jì)算不同比例下4-VP單體與Qu分子間的相互作用能,得到4-VP單體與Qu分子之間最合適的比例為4∶1,且Qu分子中5號位置羥基上的H原子與4號羰基上O原子之間形成了分子內(nèi)氫鍵。綜上所述,通過對Qu印跡預(yù)組裝體系進(jìn)行量子化學(xué)計(jì)算,確定最終用于制備MIPs的功能單體為4-VP,4-VP單體與Qu分子之間的比例為4∶1。(2)MIPs/Graphene的制備及吸附性能。以石墨烯為載體,在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上,基于石墨烯中C=C雙鍵功能化修飾方法,采用自由基聚合法制備了Qu的MIPs/Graphene。選擇吸附性能測試結(jié)果顯示,MIPs/Graphene對Qu沒有表現(xiàn)出選擇性。經(jīng)過分析,發(fā)現(xiàn)主要原因是所用Graphene上的含氧量或缺陷太少,使得Graphene表面印跡層接枝不完整,造成MIPs/Graphene沒有表現(xiàn)出特異選擇性。在通過理論計(jì)算分析原因過程中,還發(fā)現(xiàn)當(dāng)Graphene存在于4-VP單體與Qu分子所形成的復(fù)合物中時(shí),其對Qu的結(jié)合能力,要大于4-VP單體對Qu分子的結(jié)合能力,這說明Graphene對Qu具有很強(qiáng)的吸附能力。此研究結(jié)果為接下來選擇GO作為表面分子印跡聚合物的載體提供了依據(jù)。(3)MIPs/GO的制備及吸附性能。以GO為載體,在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上,基于GO中含氧官能團(tuán)功能化修飾方法,采用自由基聚合法制備了Qu的MIPs/GO。通過原子力顯微鏡表征MIPs/GO,結(jié)果顯示,相較于GO,MIPs/GO表面的厚度增加到31.46 nm,說明MIPs層接枝到GO的表面。吸附性能測試結(jié)果表明,298 K下,MIPs/GO在初始濃度為100 mg L-1的Qu溶液中的吸附量為30.61 mg g-1,吸附平衡時(shí)間為30 min。吸附動力學(xué)和吸附等溫行為分別可用準(zhǔn)二級動力學(xué)模型和Langmuir等溫吸附模型進(jìn)行描述。選擇性吸附實(shí)驗(yàn)表明,相對于Rutin和Kaempferol而言,MIPs/GO對Qu的選擇性系數(shù)值分別達(dá)到了4.765和2.017,說明MIPs/GO對混合黃酮類物質(zhì)中的Qu表現(xiàn)出了較高的選擇性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O631.3;O647.3

【參考文獻(xiàn)】

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