基于磁性碳纳米管接枝分子印迹聚合物的农药残留分离富集方法研究

Relative to the rapid development of analytical instrument, sample preparation technology is the bottleneck of restricting the improvement of pesticide residue analysis speed and accuracy. In this project, the carbon nanotubes are used as matrix, which filled with magnetic nanoparticles and grafted with molecularly imprinted polymers by atom transfer radical polymerization. Thus, a new composite material is prepared and applied to the separation and preconcentration of pesticide residues in complex samples. The morphological structure, magnetic response, polymer grafting amount and functional groups of the new material are characterized. The internal relations between the structural parameters of the material as well as selective recognition ability and preparation conditions are studied. The adsorption thermodynamic and kinetic models of the material are build. Recognition mechanism of the material is also studied by using computer simulation technique. Different composite materials are prepared by changing the template molecule and the other reaction conditions, and applied to selective adsorption of different types of pesticides, such as organophosphates, carbamates, pyrethroids. The extraction process was optimized, and methodology indicators are researched with chromatography and mass spectrometry. The project provides an efficient and highly selective sample pretreatment techniques and has important application value in the analysis of pesticide residues.

相对于分析仪器的快速发展，样品预处理技术是制约农药残留分析速度和准确性提高的瓶颈。本项目以碳纳米管为基体, 在其内部填充磁性纳米颗粒，在其表面通过原子转移自由基聚合反应接枝分子印迹聚合物，制备出新型复合材料，并将其应用于复杂样品中农药残留的分离富集。对新型复合材料的形态结构、磁响应性、聚合物接枝量以及官能团进行表征。探讨该材料的结构参数以及选择识别性能与制备条件之间的内在联系。建立新型复合材料对目标物吸附的热力学及动力学模型。采用计算机模拟技术对该材料的识别机理进行研究。通过改变模板分子的种类与其它相关反应条件，制备出不同的复合材料，分别应用于不同类型农药，如有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯等的高选择性吸附。借助色谱、质谱分析技术优化萃取过程，研究方法学指标。该项目提供了一种高效、高选择性的样品预处理技术，在农药残留分析中具有重要的应用价值。

相对于分析仪器的快速发展，样品预处理技术是制约农药残留分析速度和准确性提高的瓶颈。该项目以磁性碳纳米管为载体，分别制备得到了对不同种类农药残留，如拟除虫菊酯，乙酰甲胺磷（有机磷）、氨基甲酸酯、磺酰脲、阿维菌素具有选择性吸附的多种分子印迹聚合物。这些聚合物综合了磁性材料的快速分离性、碳纳米管的高比表面积以及分子印迹的高选择性。采用电镜、红外光谱，热重、震动样品磁强计、XRD等手段对这些聚合物进行了表征。绘制磁性分子印迹聚合物和磁性非分子印迹聚合物（制备过程中不加模板分子）的吸附等温线，探讨适合的吸附类型。通过比较磁性分子印迹聚合物和磁性非分子印迹聚合物对模板分子及其相似物的吸附情况，研究磁性分子印迹聚合物的特异识别性能。进行Scatchard分析，求得离解常数和最大表观吸附量。进行吸附动力学的测定，建立了适合的吸附动力学模型。最后，将所制备得到的聚合物分别应用于不同基质样品如水果、蔬菜、粮食、水产品等样品分析。考察了影响萃取的因素，如聚合物用量、萃取时间、萃取溶剂、淋洗溶剂、洗脱溶剂等。研究了方法学指标，如线性范围、检出限、精密度、回收率等。除此之外，还拓展了研究范围，将分子印迹聚合物与荧光量子点进行复合制备得到的材料既具有分子印迹聚合物的高选择性，又具有荧光性能。将其应用到农药残留如毒死蜱、苯氰菊酯和烟嘧磺隆的分离分析。在上述研究中，均取得了良好的效果，提高了分析速度和分析结果的准确性。该项目提供了一种高效、高选择性的样品预处理技术，在农药残留分析中具有重要的应用价值。