咪唑类聚合离子液体的合成及其在菊酯类农药微萃取技术中的应用开题报告

 2022-04-12 19:54:22

1. 研究目的与意义

研究背景：菊酯类农药属于广谱型杀虫剂，具有速效、高效、对作物安全等特点，可以在固体气体液体中三相循环然后进入人体中，农药通过食物链和代谢在人体或环境中积累极难降解，菊酯类农药可引起遗传损伤，细胞损伤，神经损伤，生殖损伤等危害中毒的主要机制是电压门控钠离子通道的影响，对菊酯类农药处理的传统方法都存在操作复杂、时间消耗长的缺陷。聚合物离子液体(PILs)不仅具有传统吸附剂的高比表面积和理想孔结构等性能，而且具有离子液体的高离子电导率、极性、可调谐分子结构和热稳定性等优点。

研究目的:

（1）1-乙烯基咪唑作为单体合成三种含有不同阴离子的聚合离子

（2）筛选萃取效果最好的离子液体

（3）优化萃取pH、时间、温度等确定最优萃取条件

（4）建立基于聚合离子液体的菊酯类农药微萃取技术

研究意义: 随着人与自然和谐发展的观念日益深入人心，人们对绿色化的要求不断提高。虽然按菊酯类农药相对于其它农药造成的影响相对较小，但还是会通过各种传播引起对人体和环境的危害。因此需要建立一种分析方式来监测农药的使用。而咪唑类聚合离子液体中具有氮杂原子对菊酯类农药有很高的亲和力并且菊酯类农药在一定PH范围内带负电荷常见的含离子液体阳离子带正电荷。因此，它们之间可能形成静电相互作用，提高吸附能力，减少对人体和环境的污染。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

以不同配比的DVB和离子液体单体合成咪唑类聚合离子液体材料

1-乙烯基咪唑溴盐[VEIm]Br和DVB进行同比例混合，然后加入0.08g的AIBN放入反应釜中，180摄氏度下反应12h合成聚合离子液体。同样的条件下[VEIm]cl合成聚合离子液体，使用离子交换法合成[VEIm]PF6，和[VEIm]BF4，反应条件利用六氟磷酸钾和四氟硼酸钠分别与[VEIm]Br混合在水溶液中，室温下搅拌24小时。

咪唑类离子液体的表征：

1.红外：扫描范围400-4000cm'i,研究聚合物分子链的基本结构信息。将样品充分干燥后,取适量的样品与KBr混合压片,进行相应的表征测试。

核磁共振：选用固体i3C核磁进行测试。碳原子是高分子聚合物的基本骨架,因此可为高分子的结构研究提供重要信息。

2.热稳定性分析：升温速率为10℃/min,温度范围室温-60℃,化氛围,根据失重曲线分析聚合物样品的分解温度。

3.玻璃化转化温度：使用法国SETARAM公司的SetsysEV24热分析仪测定聚合物的玻璃化转化温度(Tg),升温速率为ICrC/min,温度范围室温-30℃,化氛围,根据扫描曲线分析样品的玻璃转化温度(Tg)。

4.X射线衍射：在常温下利用Cu範Ka福射,管压45kV,管电流40mA,扫描速度6℃/min,扫描范围5-80°,根据衍射谱图判断聚合物的物相晶型结构。

5.扫描电镜：将微量聚合物粉末放置于导电胶上,并黏贴于圆柱型铜台上,对样品进行常规喷金后放入显微镜中观察。

合成四种聚合离子液体后，压制成泡腾片，分别对联苯菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯进行萃取。使用液相色谱进行分析。

色谱条件筛选：用UV-1700 PharmaSpec型紫外-可见分光光度计对3种菊酯类农药标准物在200-400nm范围内进行光谱扫描，以确定最大吸收波长。二氯甲烷、甲基叔丁醚（或其他醚）、乙酸乙酯与己烷的组合可作为正相HPLC的流动相。试用正己烷-乙酸乙酯作为流动相并进行优化。比较正己烷-乙酸乙酯（V/V）为100/0，07/3，95/5，90/10，80/20时各性能指标，包括最小分离度，标样出封保留值区间，标样出各组分封塔板数。定性、定量方法采用标准农药的保留时间定性，外标法定量。

色谱操作条件：色谱柱：Zorbax Rx-Sil，4.6nm×250nm，5μm

流动相：正己烷-乙酸乙酯（95/5，V/V）流速：1.0mL/min 进样量：20μL 柱温：30℃ 紫外检测波长：242nm

预期目标：

研究初始浓度、ph、时间、温度等对吸附效果的影响

拟合动力学、热力学方程进行吸附机理的研究

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

咪唑类离子液体单体[VEIm]Br的合成是典型的季铵化反应，反应较快而且产率较高。单体[VEIm]Br溶于水、氯仿、DMF等极性溶剂，但不溶于丙酮、乙酸乙酯等溶剂。

咪唑类聚合离子液体 P[VEIm]Br由单体自由基聚合得到，其中AIBN为引发剂，三氯甲烷为溶剂，聚合反应的转化率较高。聚合物 P[VEIm]Br溶于水、DMF、DMSO等强极性溶剂，不溶于乙醚、氯仿等溶剂。聚合离子液体P[VEIm] BF4和P[VEIm] PF6由P[VEIm]Br在室温下阴离子交换得到，不溶于水、DMF、DMSO等强极性浴剂。这种“先聚合、再交换”的合成方法避免了“先交换、再聚合”过程中繁琐的提纯过程得到的产物更纯净，且操作更加简便。

研究步骤：

一、离子液体单体的合成

二、合成咪唑类聚合离子材料

三、液相表征

1.单体的合成

季铵化反应一步合成离子液体

2.聚合离子的合成

聚离子液体的合成可以通过自由基引发聚合离子液体单体的方法实现。与离子液体性质类似, 人们可通过对聚离子液体的阴离子或阳离子的设计与组合，对聚离子液体进行分子结构设计，合成多种不同结构和功能的聚离子液体。利用阴离子交换对其功能化。可以在聚合前(单体)也可以在聚合后(聚合物)进行。目前，多种聚合方法，如乳液聚合、分散聚合、悬浮聚合，控制自由基聚合，阴离子聚合，物理辅助聚合均被引入用于聚离子液体的合成。

3.液相色谱法

液相色谱法的分离机理是基于混合物中各组分对两相亲和力的差别。根据固定相的不同，液相色谱分为液固色谱、液液色谱和键合相色谱。应用最广的是以硅胶为填料的液固色谱和以微硅胶为基质的键合相色谱。根据固定相的形式，液相色谱法可以分为柱色谱法、纸色谱法及薄层色谱法。按吸附力可分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱和凝胶渗透色谱。近年来，在液相柱色谱系统中加上高压液流系统，使流动相在高压下快速流动，以提高分离效果，因此出现了高效（又称高压）液相色谱法。

4. 参考文献

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5. 计划与进度安排

序号

起迄日期

工作内容

1

2022.3.1-3.14

查阅和研究文献资料,完成英文翻译；

2

3.15-3.31

撰写开题报告；制定方案，进行开题。

3

4.1-5.20

开展实验，完成论文的各项实验研究。

其中中期检查时间暂定4月下旬，分组PPT报告研究计划和进度

4

5.21-6.10

撰写和修改论文，制作答辩PPT，查重；完善修改论文

5

6.11（暂定）

毕业论文答辩

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