[发明专利]基于铂纳米粒子的表面分子印迹聚合物复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料，尤其涉及一种基于铂纳米粒子的表面分子印迹聚合物复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

5-羟基色胺(5-ST)又名血清素，是生物体体内产生的一种神经传递素，这种介质分散在整个神经中枢系统，会影响人的胃口、食欲、睡眠、情绪等。因此，实现对5-羟基色胺选择性的定量检测对医治抑郁症和其他神经系统疾病具有十分重要的意义。

目前对5-羟基色胺的检测方法主要有荧光测定法、酶免疫测定法、放射免疫检测法、化学发光法、质谱法等方法，但是这些方法存在耗时、仪器昂贵、样品前处理复杂等特点。而电化学法具有操作简便、快速、灵敏度高等特点，因5-羟基色胺是一种具有电活性的化合物，可以采用电化学法进行检测。

分子印迹聚合物(MIPs)是通过分子印迹技术制备的空间结构和结合位点上与印迹分子完全匹配的聚合物吸附材料，其制备大多通过传统的本体聚合方法，即将模板分子、功能单体、交联剂以及引发剂按照一定的比例在溶剂(致孔剂)中溶解，通过合适的反应条件聚合后，得到块状或棒状的聚合物，需经过破碎、研磨和筛分使之呈颗粒状，最后洗脱除去模板分子。除去模板分子后分子印迹聚合物的网络结构中会留下具有结合能力的识别位点，对模板分子表现出高选择识别性能。

上述方法虽然操作简单，但制得的MIPs存在粒径大小不均一、印迹位点分布不均匀、印迹分子包埋过深或过紧、传质速度慢、再生效果差等问题；而表面分子印迹聚合物(SMIPs)因其识别位点固定在不同载体表面，恰好可弥补其不足，且已成为人们关注的热点。

近年来，二氧化硅印迹材料以其独特的性质和性能成为了科学工作者的研究热点。一方面，由于二氧化硅良好的生物兼容性，通过溶胶凝胶法合成的二氧化硅印迹材料在生命活性物质检测得到了广泛应用；另一方面，二氧化硅的多孔结构，易使印迹位点表面化和目标分子容易渗透扩散。

现有技术中常见的表面分子印迹载体或基质包括硅胶、氧化铝、氧化肽、四氧化三铁、碳纳米管、壳聚糖等等。但这些表面分子印迹载体或基质在使用前不仅需要进行表面改性，并且其电催化性能也较为欠缺，使得复合材料对模板分子的检测灵敏性不够理想。

发明内容

本发明提供了一种基于铂纳米粒子的表面分子印迹聚合物复合材料，以解决现有分子印迹聚合物复合材料电催化性能欠佳的问题。

本发明提供了一种所述基于铂纳米粒子的表面分子印迹聚合物复合材料的制备方法，包括：

(1)以聚乙烯吡咯烷酮为保护剂，利用乙醇还原氯铂酸，制备得到铂纳米粒子；

(2)将铂纳米粒子、功能单体、模板分子、交联剂和催化剂混合进行聚合反应，反应完成后洗脱模板分子，制得所述基于铂纳米粒子的表面分子印迹聚合物复合材料。

本发明在表面分子印迹聚合物中引入铂纳米粒子，功能单体、模板分子和交联剂在催化剂作用下发生聚合，形成表面分子印迹聚合物，铂纳米粒子则均匀分散于表面分子印迹聚合物中。铂纳米粒子具有较大的比表面积和良好的电化学活性，使其具备了成为表面分子印迹载体或基质的潜质。由于铂纳米粒子的引入，复合材料的电催化性能得到大大提高。

具体地，所述制备方法包括：

(1)以聚乙烯吡咯烷酮为保护剂，利用乙醇还原氯铂酸，制备得到铂纳米粒子；

具体地，将适量聚乙烯吡咯烷酮、氯铂酸溶于10％乙醇水溶液中，将混合液加热至沸腾，剧烈搅拌下回流；待混合液颜色转为深褐色后，不断搅拌冷却至室温，旋蒸除去溶剂，即得到聚乙烯吡咯烷酮包覆的铂纳米粒子凝胶。

聚乙烯吡咯烷酮起稳定铂纳米纳子的作用，防止铂纳米子团聚，避免对复合材料的导电性产生影响。

铂纳米粒子的粒径也在一定程度上影响其电催化活性，本发明中，所述铂纳米粒子的粒径优选为2～10nm。通过控制回流时间和温度可调整铂纳米粒子的粒径，本发明中，所述回流时间优选为2～4h，更优选为3h。所述旋蒸温度优选为40～80℃，更优选为60℃。

(2)将铂纳米粒子、功能单体、模板分子、交联剂和催化剂混合进行聚合反应，反应完成后洗脱模板分子，制得所述基于铂纳米粒子的表面分子印迹聚合物复合材料。

本发明中，步骤(2)包括：

(a)将铂纳米粒子、模板分子和催化剂分散于乙醇中，搅拌均匀获得溶液A；

通过搅拌可使模板分子较好地分散于溶液A中，所述催化剂可选用氨水、氢氧化钠或氢氧化钾，有利于加快溶胶-凝胶反应的反应进程。

(b)取功能单体、交联剂、模板分子、乙醇混合，搅拌均匀获得溶液B；

搅拌过程中，模板分子与功能单体进行预聚合。