一种分子印迹材料的制备方法及由其制备的分子印迹材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境化学、分析化学、食品化学等领域，具体而言，涉及一种分子印迹材料的制备方法及由其制备的分子印迹材料。
【背景技术】
[0002]环境内分泌干扰物(EnvironmentalEndocrine Disruptors，EDCs)是一类可通过干扰生物体内为保持自身平衡和调节发育过程而产生的天然激素的合成、分泌、运输、结合、反应和代谢过程，从而对生物或人类的生殖、神经和免疫系统等产生影响的一类外源性化学物质。相关研究表明，即使含量在PPt?ppb水平，大多数EDCs也会对动物及人类的发育、生殖功能产生不良影响，甚至引发肿瘤(如乳腺癌、卵巢癌等)。
[0003]然而近年来，随着工业、农业的迅猛发展，EDCs已广泛存在于食品、水、大气和土壤等介质中，并通过摄入、积累等各种途径进入人体内，其对人类生存造成威胁已不容忽视。开发高灵敏、高准确的食品、环境样品中痕量H)CS的检测技术，对保障国民健康也具有重大意义，已成为各国管理部门和研究机构的研究热点。
[0004]由于食品、环境样品基质复杂、多样，EDCs含量通常较低，常用的气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC))和色谱-质谱联用方法(GC-MS、HPLC-MS)均需采用一定的前处理技术。然而传统的液液萃取和固相萃取等前处理技术，其操作繁琐、耗时长、试剂需要量大、选择性较低，并不能有效避免基质干扰，实现H)CS的高效快速分离富集，极大的限制了相关部门对m)Cs的监测和风险评估。开发高效、经济、快速、特异性好的前处理技术对复杂基质中m)Cs的分析监测至关重要。
[0005]近年来，分子印迹聚合物由于其不但具有与抗体、受体、核酸适配体等天然生物识别分子相媲美的特异性识别能力，还具有构效预定性、广泛实用性、抗恶劣环境能力强、稳定性高、使用寿命长、易实现工业化等独特的优势，在色谱分离、生物传感器、模拟酶催化、生物医学、尤其是固相萃取等方面都得到了广泛的研究和开发。然而传统块体分子印迹聚合物材料存在传质慢、泄露模板等缺点，并不是样品前处理的理想选择。
[0006]采用表面印迹技术、结合磁分离技术，以纳米材料为载体，制备比表面积大、吸附性能好、传质速度快的磁性纳米杂化多功能分子印迹聚合物是较好解决方法。以环境内分泌干扰物为例，其分子印迹识别材料多集中在传统块体材料，或者以二氧化硅、氧化钛、四氧化三铁、石墨稀等为载体制备的杂化材料，还未见基于Fe304-g-C3N4的分子印迹材料，且这些研究工作往往只能同时富集结构类似的2-3种EDCs化合物，当结构不同的类固醇类和酚类EDCs共同存在时，往往不能实现快速有效的同时富集和检测。
[0007]有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0008]本发明的第一目的在于提供一种分子印迹材料的制备方法。该方法制备工艺简单、可重复利用，成本低、经济实用，操作简便快速、环境友好度高、更易规模化，制得的分子印迹材料可实现对环境及食品样品中多种类固醇类和酚类rocs的同时高效地选择性去除和富集，将给雌激素的监管和风险评估提供重要技术支撑。
[0009]本发明的第二目的在于提供一种分子印迹材料。该分子印迹材料识别性能好、选择性高、吸附容量大，磁性强、吸附速度快、效率高，能够同时快速识别并分离环境及食品水样中的双酚A (BPA)、雌酮(El)、雌二醇(E2)、雌三醇(E3)、炔雌醇(EE2)、己烷雌酚(HES)、己烯雌酚(DES)这7种环境内分泌干扰物。
[0010]为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案:
[0011]—种分子印迹材料的制备方法，包括如下步骤:
[0012](I)将8-(^4纳米粒子超声分散至第一有机溶剂中，加入？冗13*6!120、？6(:12.4Η20，在60-90°C搅拌下加入氨水，反应20-60min，得到磁性类石墨相氮化碳纳米粒子；
[0013](2)将所述磁性类石墨相氮化碳纳米粒子分散至第二有机溶剂中，边搅拌边依次加入氨水和正硅酸乙酯；全部加完后升温至30-50°C，继续搅拌10-13h，得到二氧化硅包覆的磁性类石墨相氮化碳纳米粒子；
[0014](3)将所述二氧化硅包覆的磁性类石墨相氮化碳纳米粒子分散于第三有机溶剂中，边搅拌边加入γ_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，加完后继续搅拌20-24h后，得到丙稀基修饰的二氧化娃磁性类石墨相氮化碳纳米粒子；
[0015](4)将所述丙烯基修饰的二氧化硅磁性类石墨相氮化碳纳米粒子分散于第四有机溶剂中，依次加入17 雌二醇、功能单体和交联剂，搅拌均匀后再加入引发剂，通氮除氧后密封反应体系，在50-85°C下反应20-24h，得到分子印迹材料；所述功能单体包括甲基丙烯酸、对乙烯基苯甲酸、甲基丙烯酰胺、2-乙烯基吡啶或2-(三氟甲基)丙烯酸中的一种或多种。
[0016]本发明通过对磁性纳米材料、类石墨相氮化碳材料、二氧化硅材料的制备研究，通过优化和改进工艺流程成功制备了二氧化硅修饰的磁性类石墨相氮化碳材料(g-C3N4-Fe304iSi02) ο 与单纯 g_C3N4纳米材料相比，g-C3N4_Fe304@S12OMPS材料避免了 g_C3N4在合成和应用过程中不易分离的缺点；与Fe3O4纳米材料相比，g-C #446304略102具有更好的稳定性、水溶性、吸附性能，特殊的光学、电学性质；同时，表面修饰二氧化硅有利于根据实验目的对载体进行化学修饰，便于实现纳米杂化材料的功能预定性。
[0017]本发明通过将研究制备表面修饰有双键的g-C3N4-Fe304@S12OMPS材料，结合表面印迹技术，采用“graft to”聚合方式在g-C3N4-Fe304@Si02成功制备得到纳米级的分子印迹薄层，获得磁性多功能材料g-C3N4-Fe304@MIP。g-C3N4-Fe304iMIP材料兼具磁性材料易于分离、分子印迹材料高效选择性以及类石墨相氮化碳优异的吸附性能和光学、电学性质，具有良好的化学稳定性、重复利用性，扩展了现有磁性纳米材料、类石墨相氮化碳材料、分子印迹材料的应用范围。
[0018]通过模拟雌激素受体，优化筛选功能单体种类和比例，成功制备了环境内分泌干扰物的人造受体，可实现环境及食品样中双酚A(BPA)、雌酮(E1)、雌二醇(E2)、雌三醇(E3)、炔雌醇(EE2)、己烷雌酚(HES)、己烯雌酚(DES)这7种痕量类固醇类和酚类环境内分泌干扰物的快速识别和分离富集。
[0019]优选地，为了得到粒径均一、单分散性好的g_C3N4-Fe304纳米粒子，步骤⑴中，所述g_C3N4纳米粒子在所述第一有机溶剂中的浓度为0.2-0.5mg/mL，所述FeCl 3.6Η20、所述FeCl2.4Η20在所述第一有机溶剂中的浓度依次为12-20 μ mol/mL、6-13.4 ymol/mL，所述氨水的浓度为25-28%，且所述氨水与所述第一有机溶剂的体积比为1: (45-50)。进一步优选地，在步骤(I)中，搅拌速度为500-900rpm。
[0020]优选地，步骤(2)中，为了得到磁性好、分散性好且表面二氧化硅包覆完全的g-C3N4-Fe304@Si02纳米粒子，所述磁性类石墨相氮化碳纳米粒子在所述第二有机溶剂中的浓度为1.25-1.75mg/mL，所述正硅酸乙酯、所述氨水和所述第二有机溶剂的体积比为(0.5-1.0):5:200。进一步优选地，在步骤(2)中，搅拌速度为600-1000。
[0021]优选地，为了得到均一分散且表面修饰有适量丙烯基的g-C3N4-Fe304@S12OMPS纳米粒子，步骤(3)中，所述二氧化娃磁性类石墨相氮化碳纳米粒子在所述第三有机溶剂中的浓度为3-6mg/mL，所述γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和所述第三有机溶剂的体积比为(3-6): (40-70)。进一步优选地，在步骤(3)中，搅拌速度为600-1000rpm。
[0022]优选地，步骤(4)中，为了得到分散性好、磁性强、吸附能力好、识别性能优异、识别位点更趋近表面的g-C3N4_Fe304@MIP纳米材料，所述丙稀基修饰的二氧化娃磁性类石墨相氮化碳纳米粒子在所述第四有机溶剂中的浓度为3-7mg/mL，所述17 β -雌二醇在所述第四有机溶剂中的浓度为5-10 μ mol/mL，所述功能单体在所述第四有机溶剂中的浓度为15-50 ymol/mL，所述交联剂在所述第四有机溶剂中的浓度为60-400 μmol/mL，所述引发剂在所述第四有机溶剂中的浓度为0.8-3.0mg/mL。
[0023]优选地，为了得到印迹效果好、识别能力强、稳定性好的分子印迹材料，步骤(4)中，所述交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
[0024]优选地，步骤(4)中，所述在50-85°C下反应20_24h，得到分子印迹材料的步骤具体包括:
[0025]在60-65 °C下反应20-24h，或，先在50-60 °C下反应10_12h后，再升温至70-80 °C，并在这一温度下反应10-12h，得到分子印迹材料。
[0026]优选地，为了得到尺寸可控、结构均一的g_C3N4纳米粒子，步骤(I)中，所述g_C3N4纳米粒子的制备方法包括如下步骤:
[0027]将三聚氰胺置于坩祸中，放入马弗炉中以3_5°C /min的升温速度加热马弗炉至500-550°C后煅烧2-5h，自然冷却至室温后取出，得到g_C3N4纳米粒子。进一步优选地，所述三聚氰胺的用量为5-10g。
[0028]优选地，为了得到识别位点亲和力高、特异性好、稳定性好的分子印迹材料，步骤
(4)中，所述在50-85°C下反应20-24h，得到分子印迹材料的步骤具体包括:
[0029]在50-85°C下反应20_24h，所述反应完成后，收集沉淀物，并用乙腈洗涤至上清液澄清，再用乙酸甲醇混合溶液洗涤，最后真空干燥，得到识别和分离环境内分泌干扰物的材料。
[0030]优选地，所述第一有机溶剂包括甲醇水溶液或乙醇水溶液中的任意一种；
[0031]优选地，所述第二有机溶剂包括甲醇水溶液、乙醇水溶液或异丙醇水溶液中的任意一种；
[0032]所述第三有机溶剂包括甲醇、甲苯中的任意一种；
[0033]所述第四有机溶剂包括乙腈、甲醇、甲苯、乙腈甲醇混合液或乙腈-DMSO混合液中的任意一种。
[0034]—种本发明所提供的制备方法制备而成的分子印迹材料。
[0035]该分子印迹材料识别性能好、选