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研究生： 吳佳怡
Jia-Yi Wu
論文名稱： 分子拓印高分子之製備
指導教授： 陳暉
Hui Chen
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 化學工程與材料工程學系
Department of Chemical & Materials Engineering
畢業學年度： 91
語文別： 中文
論文頁數： 70
中文關鍵詞： 分子拓印高分子 、咖啡因
外文關鍵詞： molecular imprinting polymer, caffeine
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    • 摘要
    本研究選定咖啡因為模板分子，依聚合方式的不同分成了(1)總體聚合(2)分散聚合(3)溶膠凝膠法—前置物法(4)溶膠凝膠法—同時聚合法等四部分來加以探討製備條件之不同對分子拓印高分子之影響。並使用高效能液相層析儀(HPLC)測量咖啡因拓印高分子對咖啡因的吸附量以及選擇率，以SEM觀察其表面結構，以IR與TGA分別探討產物鍛燒與萃取前後的官能基變化和產物的熱性質。
    總體聚合法所選用的單體為甲基丙烯酸(MAA)，交聯劑為乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)，而分散聚合則所選用之單體與交聯劑與總體聚合一樣，分散劑為甲醇、乙醇或異丙醇。溶膠凝膠法所選用之單體與交聯劑為四乙氧基矽烷(TEOS)，其中前置物法乃將TEOS預先聚合成前置物後再行添加咖啡因行聚合反應，同時聚合法則將TEOS與咖啡因直接聚合或在聚合過程中調整反應液之pH值。
    由本研究之結果得到四種方法皆可製備出咖啡因拓印高分子，但在效能部分，咖啡因吸附量有所不同。將選擇率(α)的定義定為咖啡因吸附量與茶鹼吸附量的比值，當α的值越高時表示所製備得的分子拓印高分子越有選擇性。總體聚合可得咖啡因吸附量為0.94μmol/g之分子拓印高分子，但並無明顯之選擇性(α=1)。但用分散聚合法所得咖啡因吸附量則可提高為十倍多(13.9μmol/g)，而選擇性也同時提升。而溶膠凝膠法可得咖啡因吸附量又比分散聚合法所得佳，最高值可高達22.9μmol/g，最好的產物選擇率高達4以上。
    溶膠凝膠法製備的無機分子拓印高分子時，可以利用鍛燒法和萃取法來移除模板分子。以鍛燒法所得之MIP對咖啡因吸附量為19.0 μmol/g，較萃取法所得之值為8.3μmol/g高，同時不降低其選擇率(2.08 ~ 2.24)。前置物法中加入乳酸或增加反應時間，可增加咖啡因之吸附量其值約20 μmol /g左右。另外前置物法即使不加入乙醇以及造孔劑—乳酸，還是可由改變製備條件製備出具備高咖啡因吸附量22.9μmol/g之MIP。
    同時聚合法製備MIP時，水的添加量以及反應中調整pH值或反應時間會影響其對咖啡因之吸附量。其中調整pH值為6時可得最高選擇率4.14，而此時咖啡因吸附量為14.9 μmol /g。
    經由SEM對MIP的產物表面結構分析，發現總體聚合的產物表面最為緻密，研磨過程也較為費力。相對於總體聚合的產物，分散聚合與溶膠凝膠法的產物顆粒較小，研磨的過程也較省力。

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    目錄 第一章 簡介………………………………………………………………………….... 1-1分子拓印高分子簡介………………………………………………………… 1-1-1分子拓印高分子應用範圍………………………………………….… 1-1-2分子拓印高分子近期發展………………………………………….… 1-2分子拓印高分子的聚合方式………………………………………………… 1-3分子拓印高分子的結構特性………………………………………………… 1-4選擇模板分子………………………………………………………………… 1-4-1去除咖啡因的其他方法……………………………………………… 1-4-2一般飲料中的咖啡因含量…………………………………………… 1-5實驗目的……………………………………………………………………… 第二章 實驗…………………………………………………………………………… 2-1實驗藥品……………………………………………………………………… 2-2實驗儀器……………………………………………………………………… 2-3分子拓印高分子製備………………………………………………………… 2-3-1總體聚合法製備分子拓印高分子……………………………………. 2-3-2分散聚合法製備分子拓印高分子……………………………………. 2-3-3溶膠凝膠法—前置物法製備分子拓印高分子………………………. 2-3-4溶膠凝教法—同時聚合法製備分子拓印高分子……………………. 2-4分子拓印高分子物性測試…………………………………………………… 2-4-1競爭吸附反應…………………………………………………………. 2-4-2分子拓印高分子之微結構觀察………………………………………. 2-4-3紅外線光譜分析………………………………………………………. 2-4-4熱重量損失測試………………………………………………………. 第三章 結果與討論…………………………………………………………………… 3-1總體聚合法製備分子拓印高分子…………………………………………… 3-1-1交聯劑添加量的影響…………………………………………………. 3-1-2總體聚合MIP之SEM分析………………………………………….. 3-2分散聚合製備分子拓印高分子……………………………………………… 3-2-1起始劑用量對吸附特性的影響………………………………………. 3-2-2不同分散劑對吸附特性的影響………………………………………. 3-2-3分散聚合MIP之SEM分析………………………………………….. 3-3溶膠凝膠法—前置物法.……………………………………………………... 3-3-1造孔劑加入對吸附特性的影響………………………………………. 3-3-2咖啡因添加量(少量造孔劑)對吸附特性的影響…………………….. 3-3-3不同移除模板分子方式的探討………………………………………. 3-3-4 MIP初產物與MIP之IR分析………………………………………… 3-3-5不同方式移除模板MIP之SEM分析………………………………. 3-4溶膠凝膠法—同時聚合法…………………………………………………… 3-4-1一階段同時聚合法…………………………………………………… 3-4-2二階段同時聚合法…………………………………………………. 3-4-2-1低水添加量下，反應液pH值對吸附特性的影響………… 3-4-2-2高水添加量下，反應液pH值對吸附特性的影響………. 3-4-2-3水添加量對吸附特性的影響………………………….…... 3-4-2-4反應時間對吸附特性的影響…. ……………….…………. 3-4-2-5咖啡因添加量對吸附特性的影響……………….………... 第四章 結論…………………………………………………………………………. 參考文獻………………………………………………..…………………………….

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