[发明专利]一种铜离子印迹有机-无机杂化整体柱及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种铜离子印迹有机‑无机杂化整体柱及其制备方法与应用，属于检测技术领域。本发明通过离子印迹技术与整体材料相结合，制备得到铜离子印迹杂化整体柱，该整体柱具有与目标离子匹配的空间结构和印迹位点，能够实现对Cu(II)的特异性识别和萃取，表现出准确分析基质复杂的实际样品，尤其是主金属含量很高的矿物样品中痕量Cu(II)的潜力，可用于固相微萃取分析环境和矿物样品中痕量金属元素。

技术领域

本发明属于检测技术领域，更具体地说，涉及一种铜离子印迹有机-无机杂化整体柱及其制备方法与应用。

背景技术

铜是一种重要的金属元素，在生命体的新陈代谢中起着重要的作用。铜是约30种酶和糖蛋白的组成成分，是生命活动必不可少的痕量元素。但是，过量的铜摄入会危害人体的生命安全。近年来，随着城市工业化的不断推进，电解电镀、矿石的开采和冶炼、农业生产中化学肥料的使用、纺织和化工产业中废液的排放等都会导致铜污染。环境中的铜还会通过生物放大作用在人体中累积。另一方面，对矿物样品中某些特征性的痕量金属元素的分析是矿产品产地溯源的有效手段。因此，开发高选择性的分离材料和高灵敏度的分析方法用于对环境和矿物中痕量金属元素的分析具有重要的意义。

毛细管微萃取(CME)，又被称为管内固相微萃取(in-tube SPME)，是一种新型的固相微萃取(SPME)技术。根据固定相的不同存在形式，毛细管柱可以分为开管柱、填充柱和整体柱。毛细管整体柱由于具有样品消耗少、结构均匀、形貌可控、可实现对流传质和吸附性能出色等优点而受到了广泛的关注。毛细管整体柱包括无机硅胶整体柱、有机聚合物整体柱和有机-无机杂化整体柱三种类型，其中有机-无机杂化整体柱结合了前两种整体柱共同的优点，不仅有机溶剂耐受性强，而且机械稳定性好，因此，近年来有机-无机杂化整体柱已经被广泛应用到了环境和生物样品分析领域。但是，传统的有机-无机杂化整体柱的选择性有限，往往不具备对单一离子的特异性识别能力，在其他金属特别是某些高含量重金属存在的情况下，传统的有机-无机杂化整体柱材料无法从复杂基质中特异性地选择和分离目标分析物。

经检索发现，申请号200610042152.3，申请日2006年1月6日的中国发明专利申请公开了一种基于铜离子印迹壳聚糖有机-无机杂化的硅胶负载选择性吸附材料的制备及性能，该发明采用壳聚糖作为可络合金属离子的有机功能分子，含有环氧基团、水溶性的γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷作为有机-无机杂化的无机源，壳聚糖与铜离子形成络合物后再与无机源进行杂化，硅甲氧基的水解、缩合及壳聚糖分子中的氨基与环氧基团的反应形成有机-无机杂化结构的同时，将铜离子嵌入到有机-无机杂化结构中，而后铜离子的脱除使材料产生特异性的空穴，对铜离子具有选择性的吸附能力。但该吸附材料实质上为在硅胶表面后修饰的部分杂化的整体材料，内部含有较大量的有机聚合物，材料存在刚性差、易溶胀、使用寿命短等缺点。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中有机-无机杂化整体柱的选择性有限、稳定性差、制备过程繁琐耗时等问题，本发明提供一种铜离子印迹有机-无机杂化整体柱及其制备方法与应用。本发明通过离子印迹技术与整体材料相结合，制备得到铜离子印迹杂化整体柱，该整体柱具有与目标离子匹配的空间结构和印迹位点，能够实现对Cu(II)的特异性识别和萃取，可用于固相微萃取分析环境和矿物样品中痕量金属元素，并表现出准确分析基质复杂的实际样品，尤其是主金属含量很高的矿物样品中痕量Cu(II)的潜力。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种铜离子印迹有机-无机杂化整体柱的制备方法，包括将铜盐溶解于溶剂中，得到铜盐溶液，而后向所述铜盐溶液中加入N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷进行配位反应；配位反应完成后，加入表面活性剂和交联剂，得到混合溶液；将所述混合溶液通入毛细管中，并将毛细管两端封口，加热，进行溶胶-凝胶反应，得到铜离子印迹有机-无机杂化整体柱。