1、毕业论文 开题报告 环境工程 电纺丝技术制备分子印迹膜的研究 一、 选题的背景、意义 电纺丝技术是通过高压静电来制备连续的聚合物纳米纤维的重要方法。它是将高分子、纳米微粒 /聚合物溶液或熔融体在几千至几万伏的高压静电场作用下产生正电荷 ,带电荷的高分子或纳米微粒 /聚合物溶液或熔体首先在喷射孔处形成 Taylor圆锥形液滴 ,在高压电场所产生的拉伸力克服了液滴的表面张力后 ,该带电液滴形成喷射流 ,由于电场的作用以及自生电荷的相互排斥而发生劈裂 ,该喷射流进一步被拉伸 ,然后由于溶剂挥发或熔体冷却而固化 ,最后以无纺布状的形式 形成纤维状纳米材料。静电纺丝法是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场中
2、进行喷射纺丝的加工技术，是获得纳米尺寸长纤维的有效方法之一。目前电纺丝技术逐渐转移到无机 ,有机纳米复合纤维的制备方面。电纺丝是继拉丝、模板合成、相分离和自组装后，最有希望用多种材料高速高效地生产长距纳米纤维的一项技术。 1 电纺丝技术是一项生产纳米纤维的快速、简便、易操作、灵活且形式多样的技术，用电纺丝技术生产的超细纤维织品，更具有比表面大，孔隙率高，纤维径细、质轻、形貌均一 等优点。不单如此，电纺丝还可将两种或两种以上的材料以不同的方式复 合到同根纤维中，使得纤维在纳米级别的基础上又添加了多种新的功能。由于这种优点，电纺丝越来越受到人们的好评和关注，并开始在多个领域中大显身手。 2 分子印
3、迹技术 (Molecular imp rinting technique,MIT)是近年来迅速发展起来的一种对特定目标分子具有选择性结合能力的聚合物的制备技术 。分子印迹聚合物(MIP)的识别能力来源于移去模板分子后留下的形状、大小和识别位点均与模板分子相匹配的孔穴。 3 分子印迹膜的最大特点就是对模板分子的识别具有可预见性，对于特定物质的分离极具 针对性。其中分子印迹复合膜又将膜分离的可连续化操作特点与分子印迹技术进行了结合，是最有应用前景的一种膜技术。但目前这一技术还处于实验室阶段，距离工业应用还有很大一段距离。 4-7 二相关研究的最新成果及动态 1.最新成果 (1)2003年， Yan
4、g研究小组首次获得较细的聚丙烯腈（ PAN）纳米纤维后，通过液相原位化学还原法先制备 Ag纳米粒子，形成了相应的 PAN溶胶，又利用静电纺丝技术制备了 Ag/PAN复合纤维，并且发现 Ag 纳米粒子的晶体结构在高压电场下能保持稳定，为此类研究材料的制备提供了较好的基础。 (2)Yang等人提出在水溶液中，在用柠檬酸钠还原法制备稳定的 Au 纳米粒子的基础上，电纺获得 Au/PVP复合纳米纤维。 (3)2003年， Yang研究小组首次获得较细的聚丙烯腈 （ PAN） 纳米纤维。 2005年， Kim等人率先采用两相溶液还原法制得稳定的 Au纳米粒子，然后与聚环氧乙烯（ PEO）混合，电纺后首次
5、获得了含有 Au纳米粒子的 Au/PEO复合纳米纤维。 (4)Youk研究小组制备了 Ag/PAN复合纳米纤维、 Ag/PVP复合纳米纤维及Ag/PVP-PVA复合纤维，对这类含有银纳米粒子的聚合物纳米纤维制备 条件进行了初步探索。 (5)Han等人运用电纺丝技术制备含有 Au盐的聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA）纳米纤维膜；然后将其投入硼氢化钠水溶液内， Au盐迅速被还原成 Au 纳米粒子，首次制得了表面镀有 Au膜的 PMMA。 8-10 (6)2005年， Xiu Ling Xu 等用水油两相（ W/O）的乳液成功电纺生产了含有水溶性抗癌药物，盐酸阿霉素的超细纤维。 (7)Reneker等把
6、带电液体喷头处理为相互联系的粘弹性哑铃 ,解释扰屈不稳定形式 ,Maxwell线性方程计算液滴的三维运行轨道 ,与实验一致。 (8)Craighead等采用微流体毛细管微型硅材料电纺丝直接加工微型功能化的芯片。 (9)Tepper在芯片沟槽中制备单丝 ,结合软刻蚀技术可制备微观结构化纳米图形 ,为下一代芯片提供新的契机 (10)杨座国等从 Piletsky提出的“门”模型出发，提出了针对 Piletsky“门”模型的分子印迹复合中空纤维膜传质的数学模型。 2.动态 (1)结合新型材料的特性 ,发挥不同材料的优点以解决分子印迹技术存在的问题是今后分子印迹发展的趋势之一。 9-15 二、 课题的研
7、究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点及预期达到的目标 1.研究 内容： 电纺丝技术制备分子印迹膜的研究 2.研究方法（技术路线）： 本课题准备通过 以色素分子（如罗丹明 B）为模板分子，与所筛选的功能单体、交联剂、引发剂、聚合物载体构成纺丝液，采用电纺丝技术在优化实验条件下制备分子印迹膜材料，建立一套较完善的电纺丝纳米纤维分子印迹膜制备新技术。然后利用静态吸附和动力学吸附实验考察纳米纤维分子印迹膜材料选择性分子识别能力和吸附动力学行为。 3.难点： (1)因为属于新兴科技，其研究并没有十分完善，在寻找资料和评判自己实验结果的正确与否时须进行多资料的综合考虑。 (2)对分子印迹膜 的形态结
8、构与分子识别关系的研究相对不足，对影响膜形态结构的因素仍需进一步研究。吸附动力学过程缓慢、吸附过程机理不明确、不能广泛应用于水相体系、对大分子物质的印迹仍然是一个难题 4.预期达到的目标： （ 1）以色素分子（如罗丹明 B）为模板分子，与所筛选的功能单体、交联剂、引发剂、聚合物载体构成纺丝液，采用电纺丝技术在优化实验条件下制备分子印迹膜材料，建立一套较完善的电纺丝纳米纤维分子印迹膜制备新技术。优化电纺丝技术制备纳米纤维分子印迹膜实验条件，主要考察功能高分子与模板分子的配比，纺丝液粘度、电导率、表面张力等 的影响，电压和喷丝头与收集板之间的距离影响。 四、论文详细工作进度和安排 （ 1） 201
9、0 年 11 月 2011 年 01 月：准备阶段 在广泛查阅文献资料的基础上，完成外文翻译、文献综述和开题报告等工作 培养研究思路 基于实际情况，拟定实验方案 （ 2） 2011 年 3 月 2011 年 4 月：实验阶段 以色素分子（如罗丹明 B）为模板分子，与所筛选的功能单体、交联剂、引发剂、聚合物载体构成纺丝液，采用电纺丝技术在优化实验条件下制备分子印迹膜材料，建立一套较完善的电纺丝纳米纤维分子印迹膜制备新技 术。 （ 3） 2011 年 4 月 2011 年 5 月：检测阶段 通过透射电镜、扫描电镜、红外光谱、原子力显微镜、差热热重等技术对其材料的结构形态及组成进行表征。 (4)20
10、11 年 5 月 2011 年 6 月：论文的总结阶段。 总结归纳，进行数据分析处理，结合实验所得数据，发表论文，并完成论文撰写。 五、主要参考文献 1王波，胡平 .电纺丝技术及其产业化 J.新材料产业， 2006,7:59-63. 2杨颖等 .电纺丝技术及其应用 J，高电压技术， 2006,32（ 11）： 91-95. 3王斌等 .新型分子印迹材 料研究进展 J.化学研究与应用 ,2010,22(2):130-134. 4Haupt， K. Anal. Chem. 2003, 75, 376A-383A. 5张茂升等 .孔雀石绿分子印迹膜的制备和渗透性 J.应用化学 ,2010,27(1)
11、: 108-110. 6Quaglia, M.;De Lorenzi,E.;Sulitzky, C.; Caccialanza, G.; Sellergren, B. Electrophresis 2003,24,952-957. 7许志锋等 .二茂铁甲酸 分子印迹聚合物的制备识别机理和结合特性 J.应用化学 ,2010， 27（ 4）： 385-389. 8Koeber， R.; Fleischer,C.; Lanza,F.; Boss,K.S.; Sellergren, B.; Barcelo, D. Anal. Chem. 2001, 73, 2437-2444. 9廖肃然等 .电纺丝，
12、合成纤维工业 J,2005,28(2):48-50. 10韩高义等 .电纺丝技术构建纳米结构材料 ,太原科技 J.2008,6:31-33. 11Wulff, G. Chem.Rev.2002,102,1-27. 12Tamayo F. G., Turiel E., Martn-Esteban A. J. Chromatogr. A, 2007, 1152: 32. 13杨座国，许振良，邴乃慈 .分子印迹膜的研究进展 J.化工进展 ,2006,25(02). 14白杰等 .电纺丝技术制备无机 /有机复合纳米纤维的研究进展 J,合成纤维 ,2010,5:22-24. 15新威等 .电纺丝制备高聚物纳米纤维 ,东华大学学报 (自然科学版 )J,2006,31(1):116-118.
