一种Hg²⁺检测用印迹膜的制备方法

专利名称：一种Hg²⁺检测用印迹膜的制备方法
技术领域：
本发明属于印迹检测技术领域，具体是印迹检测技术在金属离子上的检测技术领域，特别是指ー种Hg2+检测用印迹膜的制备方法。
背景技术：
从环境和食品安全方面考虑，重金属污染是一个严重的问题，目前最引人关注的是汞、镉、铅、铬，以及类金属神等有显著生物毒性的重金属。据研究，重金属污染经食物链放大随食品进入人体后主要引起机体的慢性损伤，进入人体的重金属要经过较长时间的积累才会显示出毒性，因此往往不易被早期察觉，很难在毒性发作前就引起足够的重视，从而更加重了其危害性。目前，对环境及食品中重金属的常用分析方法有:原子吸收光谱法、原子发射光谱法、原子荧光光谱法、示波极谱法和电感耦合等离子体质谱法等。这些方法一般都要使用大型分析仪器来完成，虽然数据准确可靠，但不适合快速检测和现场检測。近年来，把化学传感器用于检测金属离子逐渐成为分析检测领域的ー个研究热点。在各种化学传感器中，比色/荧光化学传感器具有高选择性、高灵敏度、使用方便快捷和可实现裸眼检测的优点。其中基于罗丹明衍生物的阳离子比色/荧光化学传感器的机理在于罗丹明衍生物分子中螺环结构的开关，没有金属离子或其它客体存中时，螺环结构完整，该罗丹明衍生物是无色和没有荧光的，而一旦金属离子与分子传感器结合在一起吋，螺环结构打开，就表现出粉红色和很强的荧光，这样通过肉眼就可以识别，同时也可以用手持式荧光计进行分辨。分子印迹技术是当前发展高选择性材料的主要方法之一。分子印迹技术就是在模板分子周围形成ー个高度交联的刚 性高分子，除去模板分子后在聚合物的网络结构中留下具有结合能力的反应基团，对模板客体分子表现高度的选择识别性能。这种记忆性识别具有高度的选择性和专ー性，因而广泛应用于分离和检測。离子印迹聚合物与分子印迹聚合物类似，具有分子印迹的构效预知性、特异识别性和广泛适用性等优点，只是其模板由分子变成了离子。

发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种Hg2+检测用印迹膜的制备方法，本发明利用离子印迹技术对模板离子高选择性这ー特点，与比色/荧光化学传感器的简便性相结合，制备ー种对Hg2+具有高选择性的比色/荧光化学传感印迹膜，可望为环境和食品中的重金属离子提供便捷、快速，具有高灵敏度和高选择性的现场检测新方法。为实现上述目的，本发明的技术方案是ー种Hg2+检测用印迹膜的制备方法，包括以下步骤:
(I)合成对Hg2+具有特殊显色功能的罗丹明衍生物:在反应瓶中加入N_(罗丹明B)内酰胺-こニ胺、三こ胺和四氢呋喃，搅拌下干-10で 20で冷浴下缓慢滴加甲基丙烯酰氯，滴毕，反应I tTl.5h，撤去冷浴，再于室温反应12 tTl4h，反应结束后加入こ酸こ酷，依次用浓度为广10 wt%NaHC03溶液、水、饱和食盐水洗涤,再经无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，残余物经柱层析分离得N-(罗丹明B)内酰胺-N’-甲基丙烯酰基-こニ胺，本步骤，三こ胺与N-(罗丹明B)内酰胺-こニ胺的投料物质的量比为1.(Tl.5:1，甲基丙烯酰氯与N-(罗丹明B)内酰胺-こニ胺的投料物质的量比为1.(Tl.5:1，
(2)Hg2+印迹膜的制备:将聚偏氟こ烯膜浸入偶氮ニ异丁腈的こ睛溶液中5 10 min,该偶氮ニ异丁腈的こ睛溶液浓度为0.r0.2 mol/L，取出后干燥备用，将步骤I制备的N-(罗丹明B)内酰胺-N’-甲基丙烯酰基-こニ胺和硝酸汞溶解在甲醇中搅拌3(T60 min,该N-(罗丹明B)内酰胺-N’ -甲基丙烯酰基-こニ胺和硝酸汞的投料物质的量比为1:
1.(Tl.5，然后加入こニ醇 ニ甲基丙烯酸酯和偶氮ニ异丁腈，该加入的こニ醇ニ甲基丙烯酸酷的量以N-(罗丹明B)内酰胺-N’-甲基丙烯酰基-こニ胺和こニ醇ニ甲基丙烯酸酯的投料物质的量比为1:1(T40计，超声15 mirT20min后将表面已浸有偶氮ニ异丁腈的聚偏氟こ烯膜放入其中，10 mirTl5min后取出晾干，放入60で 70で真空烘箱中反应24 tT28h，取出后分别用体积比为1:9的醋酸和甲醇以及こニ胺四こ酸溶液浸泡洗涤以除去未反应的単体、残余的引发剂及模板分子，最后以纯水洗涤，60で 70で烘干。进ー步设置是所述的的步骤(I)中，三こ胺与N-(罗丹明B)内酰胺-こニ胺的投料物质的量比为1.0 1.2:1。进ー步设置是所述的的步骤(I)中，甲基丙烯酰氯的与N-(罗丹明B)内酰胺-乙ニ胺的投料物质的量比为1.(Tl.2:1。进ー步设置是所述的的步骤(I)中冷浴反应温度为-5 °C、で。进ー步设置是所述的的步骤(2)中，聚偏氟こ烯膜膜浸入的偶氮ニ异丁腈的こ睛溶液浓度为0.12 0.15 mol/L。进ー步设置是所述的的步骤(2)中，N-(罗丹明B)内酰胺-N’-甲基丙烯酰基-乙ニ胺和硝酸汞的投料物质的量比为广1.0:1.2。进ー步设置是所述的的步骤(2)中，N-(罗丹明B)内酰胺-N’-甲基丙烯酰基-こニ胺和こニ醇ニ甲基丙烯酸酯的投料物质的量比为f 15:25。本发明将离子印迹技术和比色/荧光化学传感器技术相结合制备具有高选择性快速检测用的比色/荧光化学传感印迹膜。首先以N-(罗丹明B)内酰胺-こニ胺和甲基丙烯酰氯为原料合成N-(罗丹明B)内酰胺-N’-甲基丙烯酰基-こニ胺。以N-(罗丹明B)内酰胺-N’ -甲基丙烯酰基-こニ胺为功能単体和Hg2+络合，以こニ醇ニ甲基丙烯酸酯为交联剂，以偶氮ニ异丁腈为自由基引发剂，在支撑体聚偏氟こ烯膜上共聚。干燥之后得到传感器薄膜，薄膜经过こニ胺四こ酸溶液萃取将模板出去，在薄膜材料上留下特制的空穴，这种特制的空穴对模板离子具有较高的选择性。下面结合具体实施方式
对本发明做进ー步介绍。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进ー步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。实施例1:
在反应瓶中加入N-(罗丹明B)内酸胺-こニ胺(10 mmol), ニこ胺(15 mmol)和四氢呋喃80 mL，搅拌下于-10で缓慢滴加甲基丙烯酰氯(15 mmol)，滴毕，反应I h，撤去冷浴，再于室温反应12 h。反应结束后加入こ酸こ酯180 mL，依次用浓度为2 wt%的NaHCO3溶液、水、饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，残余物经柱层析分离得N-(罗丹明B)内酰胺-N’ -甲基丙烯酰基-こニ胺。聚偏氟こ烯膜首先浸入0.1 mol/L的偶氮ニ异丁腈的こ睛溶液中5 min，取出后干燥备用。将N-(罗丹明B)内酰胺-N’-甲基丙烯酰基-こニ胺(0.2 mmol)和硝酸萊(0.2mmol)溶解在3 mL甲醇中搅拌30 min,然后加入こニ醇ニ甲基丙烯酸酯(2 mmol)和偶氮ニ异丁腈(10 mg)，超声15 min后将表面已浸有偶氮ニ异丁腈的聚偏氟こ烯膜放入其中，10 min后取出晾干，放入60で真空烘箱中反应24 h。取出后分别用醋酸/甲醇(1: 9，V/V)和こニ胺四こ酸溶液浸泡洗涤以除去未反应的单体、残余的引发剂及模板分子，最后以纯水洗涤，60で烘干。实施例2:
在反应瓶中加入N-(罗丹明B)内酸胺-こニ胺(10 mmol), ニこ胺(10 mmol)和四氢呋喃80 mL，搅拌下于20で缓慢滴加甲基丙烯酰氯(10 mmol)，滴毕，反应I h，撤去冷浴，再于室温反应12 h。反应结束后加入こ酸こ酯240 mL，依次用浓度为5 wt%的NaHCO3溶液、水、饱和食盐水洗涤，无 水硫酸钠干燥，减压蒸馏，残余物经柱层析分离得N-(罗丹明B)内酰胺-N’ -甲基丙烯酰基-こニ胺。聚偏氟こ烯膜首先浸入0.2 mol/L的偶氮ニ异丁腈的こ睛溶液中5 min，取出后干燥备用。将N-(罗丹明B)内酰胺-N’ -甲基丙烯酰基-こニ胺(0.2 mmol)和硝酸萊(0.3mmol)溶解在3 mL甲醇中搅拌30 min,然后加入こニ醇ニ甲基丙烯酸酯(8 mmol)和偶氮ニ异丁腈(20 mg)，超声15 min后将表面已浸有偶氮ニ异丁腈的聚偏氟こ烯膜放入其中，10 min后取出晾干，放入60で真空烘箱中反应24 h。取出后分别用醋酸/甲醇(1: 9，V/V)和こニ胺四こ酸溶液浸泡洗涤以除去未反应的单体、残余的引发剂及模板分子，最后以纯水洗涤，60で烘干。实施例3:
在反应瓶中加入N-(罗丹明B)内酸胺-こニ胺(10 mmol), ニこ胺(12 mmol)和四氢呋喃80 mL，搅拌下于0で缓慢滴加甲基丙烯酰氯(12 mmol)，滴毕，反应I h，撤去冷浴，再于室温反应12 h。反应结束后加入こ酸こ酯200 mL，依次用浓度为8 wt%当然NaHCO3溶液、水、饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，残余物经柱层析分离得N-(罗丹明B)内酰胺-N’ -甲基丙烯酰基-こニ胺。聚偏氟こ烯膜首先浸入0.15 mol/L的偶氮ニ异丁腈的こ睛溶液中5 min，取出后干燥备用。将N-(罗丹明B)内酰胺-N’ -甲基丙烯酰基-こニ胺(0.2 mmol)和硝酸萊(0.2 mmol)溶解在3 mL甲醇中搅拌30 min,然后加入こニ醇ニ甲基丙烯酸酯(4 mmol)和偶氮ニ异丁腈(15 mg)，超声15 min后将表面已浸有偶氮ニ异丁腈的聚偏氟こ烯膜放入其中，10 min后取出晾干，放入60で真空烘箱中反应24 h。取出后分别用醋酸/甲醇(1: 9，V/V)和こニ胺四こ酸溶液浸泡洗涤以除去未反应的单体、残余的引发剂及模板分子，最后以纯水洗涤，60で烘干。应用实施例1
随机选择实施例广3制备的Hg2+比色/荧光化学传感膜，将其浸入含Hg2+样品中进行显色3 min,同时把一系列Hg2+比色/荧光化学传感膜分别浸入含不同浓度的Hg2+标准样品中进行显色3 min，然后把经样品显色后的传感膜顔色与标准色阶比对定量。应用实施例2
随机选择实施例广3制备的Hg2+比色/荧光化学传感膜，将其浸入含Hg2+样品中进行显色3 min,同时把一系列Hg2+比色/荧光化学传感膜分别浸入含不同浓度的Hg2+标准样品中进行显色3 min，然后把经样品显色后的传感膜用紫外光激发，传感膜显的荧光与标准色阶比对定量。本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精 神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
权利要求
1.一种Hg2+检测用印迹膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)合成对Hg2+具有特殊显色功能的罗丹明衍生物:在反应瓶中加入N-(罗丹明B)内酰胺-こニ胺、三こ胺和四氢呋喃，搅拌下干-10で 20で冷浴下缓慢滴加甲基丙烯酰氯，滴毕，反应I tTl.5h，撤去冷浴，再于室温反应12 tTl4h，反应结束后加入こ酸こ酷，依次用浓度为广10 wt%NaHC03溶液、水、饱和食盐水洗涤,再经无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，残余物经柱层析分离得N-(罗丹明B)内酰胺-N’-甲基丙烯酰基-こニ胺，本步骤，三こ胺与N-(罗丹明B)内酰胺-こニ胺的投料物质的量比为1.(Tl.5:1，甲基丙烯酰氯与N-(罗丹明B)内酰胺-こニ胺的投料物质的量比为1.(Tl.5:1， (2)Hg2+印迹膜的制备:将聚偏氟こ烯膜浸入偶氮ニ异丁腈的こ睛溶液中5 10 min,该偶氮ニ异丁腈的こ睛溶液浓度为0.r0.2 mol/L，取出后干燥备用，将步骤I制备的N-(罗丹明B)内酰胺-N’-甲基丙烯酰基-こニ胺和硝酸汞溶解在甲醇中搅拌3(T60 min,该N-(罗丹明B)内酰胺-N’ -甲基丙烯酰基-こニ胺和硝酸汞的投料物质的量比为1:Tl.5，然后加入こニ醇ニ甲基丙烯酸酯和偶氮ニ异丁腈，该加入的こニ醇ニ甲基丙烯酸酷的量以N-(罗丹明B)内酰胺-N’-甲基丙烯酰基-こニ胺和こニ醇ニ甲基丙烯酸酯的投料物质的量比为1:1(T40计，超声15 mirT20min后将表面已浸有偶氮ニ异丁腈的聚偏氟こ烯膜放入其中，10 mirTl5min后取出晾干，放入60で 70で真空烘箱中反应24h 30h，取出后分别用体积比为1:9的醋酸和甲醇以及こニ胺四こ酸溶液浸泡洗涤以除去未反应的単体、残余的引发剂及模板分子，最后以纯水洗涤，60で 70で烘干。
2.根据权利要求1所述的ー种Hg2+检测用印迹膜的制备方法，其特征在于:所述的的步骤(I)中，三こ胺与N-(罗丹明B)内酰胺-こニ胺的投料物质的量比为1.(Tl.2:1。
3.根据权利要 求1所述的ー种Hg2+检测用印迹膜的制备方法，其特征在于:所述的的步骤(I)中，甲基丙烯酰氯的与N-(罗丹明B)内酰胺-こニ胺的投料物质的量比为Tl.2:1。
4.根据权利要求1所述的ー种Hg2+检测用印迹膜的制备方法，其特征在于:所述的的步骤(I)中冷浴反应温度为-5 °C、で。
5.根据权利要求1所述的ー种Hg2+检测用印迹膜的制备方法，其特征在于:所述的的步骤(2)中，聚偏氟こ烯膜膜浸入的偶氮ニ异丁腈的こ睛溶液浓度为0.12^0.15 mol/L。
6.根据权利要求1所述的ー种Hg2+检测用印迹膜的制备方法，其特征在于:所述的的步骤(2)中，N-(罗丹明B)内酰胺-N’ -甲基丙烯酰基-こニ胺和硝酸汞的投料物质的量比为I 1.0:1.2。
7.根据权利要求1所述的ー种Hg2+检测用印迹膜的制备方法，其特征在于:所述的的步骤(2)中，N-(罗丹明B)内酰胺-N’-甲基丙烯酰基-こニ胺和こニ醇ニ甲基丙烯酸酯的投料物质的量比为广15:25。
全文摘要
本发明公开了一种Hg2+检测用印迹膜的制备方法，其包括以下步骤设计合成对Hg2+具有特殊显色功能的罗丹明衍生物；以目标金属离子为模板，以乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，以偶氮二异丁腈为自由基引发剂，以合成的罗丹明衍生物为功能单体，在支撑体聚偏氟乙烯膜上共聚，得到汞离子检测用印迹膜。本发明利用离子印迹技术对模板离子高选择性这一特点，与比色/荧光化学传感器的简便性相结合，制备一种对Hg2+具有高选择性的比色/荧光化学传感印迹膜，可望为环境和食品中的重金属离子提供便捷、快速，具有高灵敏度和高选择性的现场检测新方法。
文档编号C08L27/16GK103087346SQ20131003335
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日
发明者蒋武, 唐旭东, 许秀兰, 方道赠 申请人:温州市质量技术监督检测院