硅基材料表面原子转移自由基印迹分离/富集抗生素残留及机理研究

本研究将原子转移自由基聚合法引入硅基微/纳米材料表面印迹改性，合成粒度分布均一、形态规整的表面分子印迹聚合物；考察表面分子印迹聚合物与水环境中抗生素残留选择性分离/富集的热力学、动力学性质，建立相应的模型；开发出动力学性能、热力学性能、色谱性能优越的分子识别功能吸附剂。该技术利用硅基微/纳米材料作为印迹基质材料提高印迹聚合物的机械性能、热稳定性，降低使用成本；利用表面分子印迹聚合物网络中活性功能配基和抗生素的特异性相互作用选择性的捕集水环境中抗生素残留；利用牺牲基质过程制备功能核壳材料，增大表面分子印迹聚合物的比表面积、孔容，增加有效结合位点，提高其吸附容量和富集倍数；利用原子转移自由基聚合法，控制聚合产物的分子量及分布和链段序列，合成预期分子量及其分布、端基功能团和结构的表面印迹聚合物。

本课题采用硅基材料、硅烷化金属氧化物以及菌类微生物为载体，结合表面分子印迹技术和活性/可控自由基聚合技术(ATRP和RAFT)相结合，制备出多种粒径均一、形貌规整的表面分子印迹聚合物；利用活性/可控自由基聚合技术的特性，通过两步聚合法，表面接枝亲水性聚合物刷，制备出亲水性表面分子印迹聚合物。利用静态吸附实验，系统讨论了印迹吸附剂对抗生素的吸附分离与富集的平衡、动力学和选择性识别行为，并建立了相应的模型。制备的印迹聚合材料具有成本低廉、机械性能强、热稳定性好、预定性、识别性和实用性等优点。表面分子印迹薄层聚合物具备较大的比表面积、孔容，且增加有效结合位点，提高了吸附容量和富集倍数。利用活性可控聚合技术制备的印迹聚合物分子量和表面功能可控，且聚合物层均匀可控。通过本项目的顺利实施，为表面分子印迹技术的发展起到推动作用，并为水相分子印迹聚合物的制备和应用提供新的思路，同时也将选择性催化降解引入分子印迹领域，推展其适用范围。.主要研究成果有：目前已发表SCI学术论文20篇，申请国家发明专利16项，授权专利2项，撰写专著1部，培养博士毕业生2名，硕士毕业生6名。