[发明专利]一种高选择性的Cd2+印迹比色化学传感膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用分层次分子印迹溶胶-凝胶法制备新颖高选择性和高灵敏度的重金属离子快速检测用的比色化学传感薄膜，特别涉及一种对Cd²⁺具有高选择性快速检测用的比色化学传感薄膜的制备方法；属于新材料合成技术领域。

背景技术

对于环境及生物样品中汞和镉等重金属分析，人们已经发展出多种方法。其中应用最广的检测技术是原子吸收光谱(AAS)、原子发射光谱(AES)、原子荧光光谱(AFS)或电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等。这些方法有共同的缺点：样品一般需要预处理、检测不够快速、仪器价格昂贵、操作复杂，并且需要专门的技术人员进行检测，不适于现场快速检测。而化学传感器能够较好地满足快速、简便、经济的检测要求，近年来，设计与使用化学传感器来检测汞、镉和铅等重金属离子逐渐成为一个新兴的研究热点。其中比色化学传感器以其操作简便、无需特殊检测装置(用裸眼即可)成为快速、现场分析中颇具竞争力的检测方法之一。

对于重金属离子的检测，在复杂基质中有干扰离子存在时，关键问题是如何保证传感器的灵敏性、稳定性与选择性。常用的生物传感器具有高灵敏度与特异性等优点，但生物分子有其固有的缺陷，即对使用环境要求较高，难以长期保存等，且生物分子来源于生物活体，制备与纯化繁琐、昂贵也是限制生物传感器发展的一个重要因素。获得廉价、稳定的识别元件，是生物传感器进一步发展的关键之一。被称为人工抗体或者塑料抗体的分子印迹材料，与传统的生物分子相比，具有一些很明显的优点：由于它们具有高交联的聚合物网络结构，分子印迹材料是比较稳定的，而且分子印迹材料的制备比较简单便宜，可以在室温干燥的环境下储存很长时间。与常规和传统的传感器介质相比，基于分子识别的分子印迹聚合物的突出特点是对被分离物或分析物具有高度的选择性和专一性，因而在传感器领域得到了深入的研究。因此把分子印迹技术的高识别性能和有机配体的选择性与高灵敏相结合用于设计制作比色传感器，能较好地提高比色传感器的选择性和专一性。

本发明利用分子印迹技术对模板分子或离子的高选择性这一特点，与光学化学传感器的简便性相结合，利用溶胶-凝胶技术制备Cd²⁺离子的比色化学传感器，可望为环境及生物样品中生物毒性显著的重金属离子提供简便经济和高选择性的现场检测新技术和新方法。

发明内容

本发明针对现有检测技术存在的缺陷，提供一种利用分层次分子印迹溶胶-凝胶法制备新颖高选择性和高灵敏度的重金属离子快速检测用的比色化学传感薄膜的制备方法。

本发明的目的是通过下列技术方案来实现的：一种对Cd²⁺具有高选择性快速检测用的比色化学传感薄膜的制备方法，该方法包括以下步骤：

a.合成对目标物具有特殊显色功能的三氮烯有机试剂：

称取亚硝酸钠约2～3g于50ml烧杯中，加少量水溶解，进行搅拌，将其放入冰水浴中，另取6～10mol/L的盐酸10～15ml，慢慢滴加，如没黄色气体，则停止加入盐酸，控制烧杯内温度在零度以下。称取对氨基偶氮苯约6～10g于烧杯中，加入适量的乙醇溶解，用滴管慢慢加入上面溶液中，并注意其中的反应温度不超过零度滴加完后反应30～60min后，用碳酸钠粗调溶液pH至5～6。加入WD-50(R-氨丙基三甲氧基硅烷)5～10ml，再次调节pH至5-7，控制反应温度在6～8℃。

b.采用分层次分子印迹技术，以目标金属离子Cd²⁺为模板，以表面活性剂作结构导向剂，以四乙氧基硅烷作交联剂，以合成的三氮烯有机试剂为功能单体，加入表面活性剂，在催化剂作用下进行溶胶凝胶化反应制备Cd²⁺离子的印迹溶胶-凝胶聚合物：加1g硫酸镉，反应4小时后，加入WD-932(四乙氧基硅烷)5ml，调节pH至3-4，常温搅拌十二小时放置至出现溶胶凝胶。

c.在功能单体与交联剂聚合溶胶凝胶化之后，利用匀胶机(spin coater)采用旋转涂布(Spin Coating)技术将其均匀的涂布在玻片上，干燥之后得到传感器薄膜，薄膜经过1mol/L EDTA溶液萃取将模板除去。

分子印迹技术仿照抗体的形成机理，在模板分子周围形成一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了与模板分子大小和形状相匹配的立体孔穴，对模板客体分子表现高度的选择性能。