[發明專利]氧化石墨烯表面分子印跡溶膠-凝膠聚合物的制備及其應用

有效

• 申請號: 201310256234.8
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN104165912A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 羅靜;叢姣姣;劉曉亞
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及高分子材料科學和化學傳感器相結合的技術領域，具體涉及一種氧化石墨烯表面分子印跡溶膠-凝膠聚合物的制備及其應用。?

背景技術：

分子印跡技術是將模板分子(或離子)“烙印”到某種基質上，使得基質對模板分子具有特異的選擇性及結合能力，從而可用于模板分子的分離、富集及檢測等。然而，通過傳統方法制備的分子印跡聚合物通常存在一些問題，例如：形狀不規則；印跡位點包埋過深，受位阻影響，內部印跡空穴可接近性差，導致分子印跡聚合物與模板分子的結合困難，結合速率慢，同時致使內部模板分子不易洗脫。為了解決這些問題，表面分子印跡技術得到了發展。表面分子印跡通過將分子識別位點設計在印跡材料表面或接近表面的地方，從而提升了識別位點與目標分子之間的傳質作用，有利于模板分子的洗脫和再結合。?

氧化石墨烯具有親水性和極高的比表面積，并且表面有大量的含氧官能團，如羧基、羥基、環氧基，因此氧化石墨烯是制備印跡材料很好的基材，聚合發生在氧化石墨烯片材的表面，制得的印跡聚合物有極大的表面積。結合位點在印跡聚合物復合材料的外層，可以使模板洗脫更徹底，提高了目標分子的結合能力，縮短了結合時間。?

溶膠-凝膠法是以適當的金屬或半金屬醇鹽與水，互溶劑，催化劑相混合，通過水解和縮聚反應釋放出水和相應的醇，形成SiO₂三維網絡，得到凝膠，然后經陳化，室溫干燥成固凝膠。溶膠-凝膠法具有三個顯著的優點：1)易于制造薄膜和批量凝膠；2)反應溶劑是環境友好型的(水或乙醇)；3)聚合反應條件溫和，易于將特定物質引入到高度交聯、多孔的結構中，而不存在熱或化學分解的問題。?

制備分子印跡聚合物具有多種方法，如本體聚合、多步溶脹聚合、懸浮聚合、沉淀聚合等，目前分子印跡大多只能在有機相中進行聚合和應用，而天然的分子識別系統大多是在水溶液中進行的，如何能在水溶液或極性溶劑中進行分子印跡和識別是一大難題。本發明提供的分子印跡聚合物制備方法簡單，將載體、模板分子、功能單體、交聯劑、溶劑按比例混合即可，成本低廉，節能環保。基于該氧化石墨烯表面分子印跡聚合物的電化學傳感器對印跡分子具有快速響應、選擇性好、靈敏度高、穩定性好等優點。?

發明內容：

本發明的目的之一在于提供一種氧化石墨烯表面分子印跡溶膠-凝膠聚合物的制備方法。以硅氧烷為功能單體和交聯劑，常溫下在水溶液中通過溶膠-凝膠法制備出一種氧化石墨?烯表面分子印跡溶膠-凝膠聚合物。所述方法包括如下步驟：?

(1)將氧化石墨烯溶于去離子水中，超聲分散；?

(2)向氧化石墨烯的水溶液中依次加入作為功能單體的硅氧烷和作為交聯劑的硅氧烷，超聲分散；?

(3)調節混合溶液的pH，攪拌一段時間；?

(4)加入一定濃度的模板分子水溶液，室溫下繼續攪拌聚合；?

(5)離心洗滌后得到氧化石墨烯表面分子印跡溶膠-凝膠聚合物。?

實現本發明的另一目的在于將制得的氧化石墨烯表面分子印跡溶膠-凝膠聚合物應用在電化學傳感器方面，實現對模板分子的快速分析檢測，包括如下步驟：?

(1)將聚合物水溶液滴在玻碳電極表面；?

(2)電極晾干后，在洗脫液中浸泡1～48小時以洗脫模板分子，取出電極用去離子水反復沖洗，得到不含模板分子的印跡聚合物膜修飾的電極；?

(3)將洗脫后的修飾電極在不同濃度的模板分子水溶液中孵化1～30min；?

(4)將上述電極與參比電極和對電極一起正確連接在電化學工作站上，以形成基于分子印跡電化學傳感器，參比電極為飽和甘汞電極，對電極為鉑絲電極；?

(5)采用循環伏安法(CV)、差分脈沖伏安法(DPV)、差分脈沖溶出伏安法(DPSV)或方波伏安法(SWV)等，測定第三步中孵化后的修飾電極在PBS緩沖溶液或鐵氰化鉀緩沖溶液中的電流值。?

本發明的優點：1.采用氧化石墨烯為載體，氧化石墨烯比表面積大，適于表面分子印跡技術，且氧化石墨烯合成簡單，成本低。2.目前分子印跡大多只能在有機相(如氯仿、乙腈、甲苯等)中進行聚合和應用，而本發明所采用的溶膠-凝膠法是在常溫下、水溶液中進行反應的，不會造成環境污染，節能環保。3.本發明提供的分子印跡聚合物制備方法簡單，將載體、模板分子、功能單體、交聯劑、溶劑按比例混合即可，成本低廉，節能環保。4.制得的基于表面分子印跡的電化學傳感器對印跡分子具有快速響應、選擇性好、靈敏度高、穩定性好等優點。?

附圖說明：