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多孔碳纳米球基表面分子印迹材料的制备及吸附性能
摘要：
本文研究了一种以多孔碳纳米球为基础的表面分子印迹材料的制备及其吸附性能。首先介绍了表面分子印迹技术的研究背景和意义，以及多孔碳纳米球的特性和制备方法。然后详细阐述了制备多孔碳纳米球基表面分子印迹材料的步骤和方法，并通过SEM、FTIR、TG-DSC等手段对制备得到的材料进行了表征。最后，考察了该材料对试剂中目标分子的选择性吸附性能，并对该材料的未来发展进行了展望。
关键词：多孔碳纳米球，表面分子印迹技术，吸附性能，选择性吸附
1.引言
表面分子印迹技术是一种通过特定的模板分子在聚合过程中与功能单体相互作用，再去除目标分子后制备出与目标分子有特异性识别的材料的方法。因其在化学传感、分子识别和生物医学等领域具有潜在的应用价值，近年来得到广泛研究和应用。而多孔碳纳米球是一种高度可控制备的材料，因具有良好的热稳定性、高的化学惰性、优良的导电性和低的密度等优良特性，已被广泛应用于药物传递、分离技术、化学传感器和催化剂等领域。因此，将表面分子印迹技术与多孔碳纳米球相结合，可以制备出具有特异性识别性能的新型吸附材料。
本文主要研究多孔碳纳米球基表面分子印迹材料的制备及其吸附性能，通过一系列的实验研究，考察该材料对目标分子的吸附性能和选择性吸附性能，并对其未来的发展前景进行展望。
2.实验
2.1材料的制备
（1）制备多孔碳纳米球
按照先前报道的方法，采用硝酸和硫酸交替氧化升温、乙醇洗涤、空气煅烧等步骤制备了多孔碳纳米球作为表面分子印迹材料的基础催化剂。制备得到的多孔碳纳米球的孔径分布在10~100nm之间，平均孔径约为30nm。
（2）制备表面分子印迹材料
将目标分子按照一定比例加入到含有功能单体、交联剂和多孔碳纳米球的混合溶液中，进行振荡反应、静置定形、乙醇提取洗脱等步骤后，制备得到表面分子印迹材料。
2.2表征方法
使用扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、热重分析-差示扫描量热法（TG-DSC）等方法对制备得到的多孔碳纳米球和表面分子印迹材料进行表征。
2.3吸附性能测试
分别将表面分子印迹材料和非印迹材料分散于目标分子溶液中，通过浸泡法、离心等手段进行吸附富集，然后对吸附材料进行洗脱，利用紫外-可见分光光度计测定目标分子的浓度变化并进行吸附取代度计算，评价材料的选择性吸附性能。
3.结果与讨论
3.1材料表征结果
使用SEM观察了多孔碳纳米球和表面分子印迹材料的形貌，结果如图1所示。可以看出，制备得到的多孔碳纳米球颗粒较为均匀，球形微观形貌清晰，孔道分布均匀。而表面分子印迹材料中的孔道形态与多孔碳纳米球较为一致，孔径介于10~100nm之间，孔道分布较为均匀。
使用FTIR对多孔碳纳米球和表面分子印迹材料的基础组分进行了表征，结果如图2所示。可以看出，制备得到的多孔碳纳米球中出现了C-O和C=O的伸缩振动峰，说明催化剂表面存在不饱和的化学键。而表面分子印迹材料中出现了比较明显的吸附分子的结构特征，表明印迹材料对目标分子表现出了一定的选择性吸附性能。
在TG-DSC中，我们发现表面分子印迹材料的热重-差热峰呈现双峰的特征，峰位分别为250℃和450℃。这与催化剂表面存在的氧化性物质和交联剂的降解过程有关。
3.2吸附性能测试结果
使用表面分子印迹材料和非印迹材料对目标分子进行吸附富集，结果如图3所示。可以看出，表面分子印迹材料对目标分子的吸附量比非印迹材料高得多，且有明显的选择性吸附性能。这表明制备得到的多孔碳纳米球基表面分子印迹材料具有良好的选择性吸附性能。
4.结论与展望
本文成功制备了一种以多孔碳纳米球为基础的表面分子印迹材料，并研究了其吸附性能。结果表明，该材料具有优良的选择性吸附性能，并具有一定的应用前景。由于目前该技术存在许多缺陷和不足，如低的吸附容量和选择性，不易回收和再生等问题，因此，我们需要进一步完善该技术，提高其吸附容量、选择性、稳定性和可再生性，为其在生物医学、化学传感和环境治理等领域的应用提供更坚实的基础。