本發(fā)明屬于分析化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種分子印跡聚合粒子-硅膠負載型吸附劑的制備方法。

背景技術(shù)：

分子印跡技術(shù)（Molecuar imprinting technolory）是近年來發(fā)展起來的新型功能高分子制備技術(shù)，是高分子化學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科的一門交叉學(xué)科。按照模板分子與功能單體的作用方式的不同，分子印跡技術(shù)主要分為共價、非共價和半共價印跡法，按照聚合方法分類，可以分成本體聚合法、表面分子印跡法和懸浮聚合法等。

本體聚合法是制備MIPs最傳統(tǒng)方法，將模板分子和功能單體在適當?shù)娜軇┲谐浞只旌?，加入交?lián)劑和引發(fā)劑，交聯(lián)聚合得到硬質(zhì)塊狀聚合物；再將聚合物粉碎、研磨、過篩，并用丙酮沉降后獲得合適粒徑的顆粒，最后洗脫除去模板分子，干燥后備用。此法操作簡單、成本低廉、易于推廣，不足之處是聚合過程中需要經(jīng)過搗碎、研磨和篩分等繁瑣步驟，費時費力，且會破壞聚合物的空間結(jié)構(gòu)和識別孔穴，削弱聚合物對模板分子的特異性吸附作用；同時使用高濃度的交聯(lián)劑會導(dǎo)致模板分子包埋過深，洗脫難度高、溶劑消耗大。表面分子印跡法是通過把分子識別作用位點建立在印跡聚合物的表面，提高識別位點與模板分子的結(jié)合速度，增強印跡聚合物吸附效率的方法。表面印跡作用速度快，但在納米微球表面進行負載，作用量小，不利于復(fù)雜樣品高效富集。懸浮聚合法是制備分子印跡微球的可靠方法。通常將單體、致孔劑和分散劑組成均勻的混合溶液，在攪拌下引發(fā)聚合產(chǎn)生不溶性的聚合物微球，不需要經(jīng)過破碎、研磨等冗長的過程，通過調(diào)節(jié)分散劑的比例可以獲得形狀規(guī)則的印跡微球，適合作為色譜填料。

目前，在分子印跡聚合材料方面，文獻報道主要集中在甲基丙烯酸或4-乙烯基吡啶等單體的本體聚合、懸浮聚合、表面印跡，現(xiàn)有分子印跡聚合物主要集中于聚合反應(yīng)的探索和研究，在聚合微球的組裝和負載型式的研究方面沒有進行深度研究，存在常規(guī)本體聚合、沉淀聚合的模板分子包埋深，作用時間長；表面印跡作用速度快，納米微球表面負載容量小，不利于復(fù)雜樣品高效富集等不足。因此，本發(fā)明以常見的蘇丹紅I為模板分子，通過引入懸浮聚合和表面鍵合負載等模式設(shè)計，創(chuàng)新開展的分散性印跡微球和硅膠表面鍵合負載技術(shù)研究，發(fā)展新的具有選擇識別能力的高效固相萃取吸附材料，對建立蘇丹紅等分子印跡識別技術(shù)具有重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種分子印跡聚合粒子-硅膠負載型吸附劑的制備方法，制備分子印跡聚合微球-硅膠載體表面負載的吸附劑，顯著提高吸附劑作用速度和吸附容量。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種分子印跡聚合粒子-硅膠負載型吸附劑的制備方法，其特征在于按照下述步驟：

步驟A，聚合前驅(qū)體，將硅氧烷單體混合液在0℃低溫和通氮條件下混合并分散均勻，得到溶膠-凝膠聚合前驅(qū)體；

步驟B，雜化硅膠乳液，以合成染料為模板分子，將模板分子溶液與上述聚合前驅(qū)體混合，在室溫下攪拌混合均勻，得到以合成染料為模板分子的溶膠-凝膠聚合乳液；

步驟C，分子印跡微球聚合及表面負載，將研磨過篩后所得硅膠粒子加入步驟B所制得的溶膠-凝膠聚合乳液中，在20℃下攪拌混勻，加入1.0 mol/L的乙酸溶液，20℃水浴24 h，自然冷卻至室溫，得到含有染料分子模板的分子印跡聚合粒子-硅膠負載型吸附劑；

步驟D，模板分子脫附，依次采用甲醇、丙酮清洗上述所述的分子印跡聚合粒子-硅膠負載型吸附劑，置于100℃干燥箱中老化10 h；繼續(xù)用體積比為9：1的甲醇-乙酸混合液通過索氏提取器對所述的負載型吸附劑物進行洗脫48h，用甲醇洗至中性，80℃真空干燥12h，得到對染料分子具有特異吸附的分子印跡聚合粒子-硅膠負載型吸附劑。

步驟A中所述的硅氧烷單體混合液為3-氨丙基三乙氧基硅烷和四乙氧基硅氧烷混合液，兩者體積比例為1：1；步驟B中所述的合成染料模板分子為蘇丹紅I分子，所述的溶膠-凝膠聚合前驅(qū)體和模板分子溶液的體積比值為12：100；步驟C中所述的乙酸溶液與溶膠-凝膠聚合乳液的體積比為3：100。

采用上述方案后，本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于：本發(fā)明綜合應(yīng)用了印跡分子表面聚合和溶膠凝膠聚合兩種技術(shù)的優(yōu)勢，基于硅膠載體表面的硅羥基縮合反應(yīng)，通過硅膠載體表面的硅羥基與溶膠-凝膠聚合粒子中的硅氧基團產(chǎn)生縮合反應(yīng)，促使硅氧烷溶膠-凝膠聚合微粒與硅膠載體表面產(chǎn)生化學(xué)鍵合，在硅膠載體表面聚合形成穩(wěn)定的類似表面印跡聚合物的聚合粒子分散層，通過聚合參數(shù)控制，可有效控制聚合粒子尺寸在微納米級別，避免了本體聚合法中因聚合物分子模板包埋深而導(dǎo)致分子識別作用速度慢、效率低的瓶頸問題，實現(xiàn)印跡分子在聚合微粒中快速識別和脫附；另一方面，本發(fā)明通過溶膠-凝膠聚合技術(shù)應(yīng)用，使得聚合前驅(qū)體在硅膠載體表面聚合形成單分散粒子，形成穩(wěn)定的聚合粒子分散層，聚合微粒容量大，避免了表面印跡聚合因聚合層極薄而導(dǎo)致印跡分子容量小的不足。

本發(fā)明不僅克服了傳統(tǒng)印跡材料聚合技術(shù)模板分子包埋深，作用時間冗長的技術(shù)不足，同時也消除了普通分子印跡表面聚合物在聚合反應(yīng)完成后聚合層薄、印跡分子容量小、吸附作用效率低的問題。本發(fā)明以蘇丹紅I為例，所公開的技術(shù)方法制備條件簡單、所得的聚合材料穩(wěn)定，特異吸附作用效率較高，可應(yīng)用于蘇丹紅等物質(zhì)的有效提取。

附圖說明

圖1是蘇丹紅I分子印跡聚合物（MIPs）；

圖2 是非分子印跡聚合物（a：NIPs）、活化硅膠（b）和蘇丹紅分子印跡聚合物（c：MIPs）的吸附動力學(xué)曲線；

圖3 是蘇丹紅分子印跡聚合物（MIPs）、非分子印跡聚合物與活化硅膠洗脫動力學(xué)曲線。

具體實施方式

（1）分子印跡材料的制備

活化硅膠：稱取8.0 g的硅膠置于250 mL的圓底燒瓶中，加入60 mL 35%的甲烷磺酸水溶液。油浴加熱至120℃，回流攪拌8 h，過濾，反復(fù)用二次水清洗至中性，于70℃真空干燥箱中烘干20 h，置于玻璃干燥器中備用。

分子印跡聚合物的合成：移取30 mL 5×10^-3 mol/L的蘇丹紅-乙腈溶液到100 mL燒瓶中。固定機械攪拌裝置，調(diào)整轉(zhuǎn)速為160-180 rpm，水浴溫度為20.0℃。依次加入1.8 mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES），0.030 g活化硅膠和1.8mL四乙氧基硅烷到溶液當中，攪拌混勻。逐滴加入1.0 mL 1.0 mol/L的醋酸溶液，充分攪拌，20℃下水浴24 h。過濾，用乙醇清洗后，置于100℃干燥箱中老化10 h。

分子印跡模板的洗脫：將上述制備的聚合物用體積比為9比1的甲醇-醋酸混合液進行索式萃取，直至蘇丹紅I萃取干凈。再用甲醇洗至中性，80℃真空干燥12 h得蘇丹紅I表面分子印跡聚合物（圖1）。

（2）性能表征

吸附動力學(xué)：分別稱取0.050 g的活化硅膠和蘇丹紅I分子印跡聚合物到容器中，加入5.0 mL 0.5 μg/mL的蘇丹紅I溶液，混勻振蕩，每隔一段時間紫外檢測溶液的吸光度，得到非分子印跡聚合物（a：NIPs）、活化硅膠（b）和蘇丹紅分子印跡聚合物（c：MIPs）、的吸附動力學(xué)曲線（圖2）。

洗脫動力學(xué)：分別稱取0.050 g的MIPs、NIPs與活化硅膠到三個錐形瓶當中，分別往每個錐形瓶中加入10.0 μg/mL 的蘇丹紅I-甲醇/水溶液（1:9, v/v）。振蕩1.5 h，過濾，用少量二次水清洗至粉末顏色均勻，收集粉末到5 mL試管當中，加入5.0 mL甲醇振蕩，每隔一定時間用HPLC-DAD檢測洗脫溶液的濃度，計算不同時間點的MIPs、NIPs吸附容量，得到蘇丹紅分子印跡聚合物（MIPs）、非分子印跡聚合物與活化硅膠洗脫動力學(xué)曲線（圖3）。

本發(fā)明的方法包括聚合前驅(qū)體、雜化硅膠乳液、分子印跡微球聚合及表面負載、模板分子脫附。針對普通的分子印跡本體聚合物由于模板分子包埋深而導(dǎo)致作用時間長，表面分子印跡聚合物由于聚合層極薄而導(dǎo)致模板分子容量小的問題，本發(fā)明通過分散性分子印跡微球的溶膠凝膠聚合及其在硅膠載體表面上的鍵合負載，以蘇丹紅I為例，制備分子印跡聚合微球-硅膠載體表面負載的吸附劑，顯著提高吸附劑作用速度和吸附容量。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。