[發明專利]一種新型鎘離子印跡磁性介孔硅膠固相萃取劑的制備方法與應用

有效

• 申請號: 201410586820.3
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104275155A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 胡斌;趙冰珊;何蔓;陳貝貝
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;G01N1/28;G01N1/34
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 常海濤

技術領域

本發明屬于重金屬鎘離子檢測領域，具體涉及一種新型鎘離子印跡磁性介孔硅膠固相萃取劑的制備方法與應用。

背景技術

在眾多的樣品預處理技術中，固相萃取相比于其它分離富集技術(如液相萃取、沉淀)而言，因具有操作簡單、富集倍數高、相分離速度快、有機溶劑用量少等優點，而受到了人們的廣泛關注。目前，開發具有良好性能的新型固相萃取材料是人們的研究熱點。

離子印跡聚合物(IIP)是采用離子印跡技術，以目標離子作為模板，與功能單體之間通過金屬配位作用等方式相結合形成配合物，然后在交聯劑的存在下交聯聚合，形成高度交聯且具有一定機械性能的高分子聚合物，最后用強酸等洗脫劑將模板離子洗脫清除，得到的功能基團和空間結構與模板離子相對應的具有三維孔穴結構的印跡材料。這種獨特的制備過程使得離子印跡聚合物具有構效預定性、高效選擇性、廣泛適用性三大特點，可以作為一種固相吸附劑選擇性地吸附目標離子，已經引起人們的廣泛關注。但IIPs作為固相萃取劑時，常存在與母液分離困難的問題，而且制備過程中清洗模板離子需要多次過濾、離心等步驟，繁瑣耗時。

磁固相萃取技術自1999年(M.；I.,Magnetic?Solid-phase?Extraction.[J]J.Magn.Magn.Mater.1999,194(1),108-112.)首次應用于分析領域以來，由于其采用的磁性材料可在外加磁場下實現快速磁分離的獨特性質而倍受研究者的親睞，已被廣泛應用于生物技術、藥物控制釋放、生物大分子(酶、多肽、蛋白質)分離等領域。在過去的十幾年里，越來越多的磁固相萃取材料已被應用于金屬離子檢測與分離領域，但單純的磁性材料吸附能力有限且選擇性較差，故而需要在其表面進行適當的修飾以提高吸附性能及其選擇性。將離子印跡聚合物包裹于磁材料表面，制得的磁性離子印跡材料則同時具備這兩種材料的優勢，不僅具有特定的識選擇性別位點，而且在外加磁場作用下，容易分離回收，易于實現批操作，能快速、簡單、高效地分離富集目標分析物，可用于選擇性磁固相萃取分離富集環境水樣中的痕量元素。

目前磁性離子印跡聚合物材料的制備方法多采用表面印跡技術和溶膠凝膠法(Luo,X.B.,S.L.Luo,Novel?Cu(II)magnetic?ion?imprinted?materials?prepared?by?surface?imprinted?technique?combined?with?a?sol-gel?process.[J]J.Hazard.Mater.2011,192(3),949-955.)結合。表面印跡技術通過把結合位點固定在具有良好可接近性的表面上，可以解決由傳統本體聚合所獲得的MIPs粒子當中結合位點不均一、可接近性差、識別動力學慢、萃取時間長、內部模板難以洗脫、反復研磨費時費力等一系列問題。但由于合成印跡聚合物的過程中聚合物包裹于表面，表層結合位點有限，吸附容量與其他吸附材料相比不具有明顯優勢。而介孔硅膠材料(Yang,P.P.；Gai,S.L.；Lin,J.,Functionalized?mesoporous?silica?materials?for?controlled?drug?delivery.[J]Chem.Soc.Rev.2012,41(9),3679-3698.)具有比表面積大、表面易改性、傳質均一、吸附容量高等特性，可以作為一種理想的吸附材料基質，與離子印跡材料相結合，既凸顯了離子印跡材料的特異選擇性，也提高了材料的吸附容量，有利于高選擇性并大量的去除模板離子。

發明內容

本發明的目的是結合磁性材料、介孔硅膠和離子印跡聚合物的優勢，提供一種對目標離子Cd(II)具有高選擇性、高吸附容量的磁性復合材料——新型鎘離子印跡磁性介孔硅膠固相萃取劑的制備方法與應用，該材料萃取動力學快，選擇性好，吸附容量高，適用的pH范圍寬，且磁分離簡單，易于實現批操作處理，可以用于選擇性磁固相萃取分離富集復雜基質樣品中的Cd。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種鎘離子印跡磁性介孔硅膠固相萃取劑，包括磁性Fe₃O₄核及Fe₃O₄核外依次包裹的SiO₂層、介孔SiO₂層和IIP層，所述的IIP層鍵連有巰基。所述的磁性Fe₃O₄核的粒徑為10-20nm。

上述鎘離子印跡磁性介孔硅膠固相萃取劑的合成路線圖如圖1所示，其制備方法具體包括如下步驟：