一种硝化纤维素分子印迹电化学传感器的制备方法技术

技术编号:15064253 阅读:20 留言:0更新日期:2017-04-06 12:41
本发明专利技术公开了一种硝化纤维素分子印迹电化学传感器的制备方法。包括以下步骤:在硝化纤维素的丙酮溶液中加入甲基丙烯酸、引发剂、交联剂进行聚合,反应完成后对聚合物进行干燥、研磨细化,用甲醇和乙酸的混合液去除模板硝化纤维素,得到硝化纤维素分子印迹的聚甲基丙烯酸粉末,然后采用硝化纤维素分子印迹的聚甲基丙烯酸溶液修饰玻碳电极,通过检测浸入硝化纤维素溶液前后的电化学信号变化实现对硝化纤维素的检测。本发明专利技术方法制备的硝化纤维素分子印迹电化学传感器操作简单,灵敏度高,对易燃易爆品中硝化纤维素的快速检测具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学传感器
,涉及一种硝化纤维素分子印迹电化学传感器的制备方法
技术介绍
硝化纤维素(Nitrocellulose,NC)是纤维素与硝酸酯化反应的产物,又称为硝化棉、棉体火棉胶,是一种白色纤维状聚合物。硝化纤维素的应用主要分为军用和民用两部分,军用部分集中于兵器火炸药行业,实行军品管理,民用部分用于涂料、赛璐璐、人造纤维、电影胶片油墨、化妆品等领域。硝化纤维素暴露在空气中能自燃,遇明火、高热极易燃烧爆炸,与氧化剂和大多数有机胺接触能发生强烈反应,引起燃烧或爆炸。多年前,《华盛顿邮报》报道称,美国国土安全部向世界各地的航空公司和机场安全人员发出警报,称“基地”组织正在训练其成员制作“爆炸性衣物”,该衣物由硝化纤维制得,点燃时会迅速燃尽。大量硝化纤维压缩到容器中点燃,则会发生剧烈爆炸,对人们的人身安全造成巨大的威胁。孔宪章(孔宪章.气相色谱法测定硝化纤维素制品的成分[J].火炸药,1983,02:44-48.)通过气相色谱法测定硝化纤维素制品的成分,试样溶解后,利用氢焰离子化检测器对试样进行离子化得到色谱图,采用双外标准样法进行检测。张国安等(张国安,周申范.用凝胶渗透色谱法测定9/7单基药中的硝化纤维素与二苯胺[J].色谱,1986,05:293-295.)采用凝胶渗透色谱法测定硝化纤维素,将试样溶于四氢呋喃中,溶液流过色谱柱后,不同保留时间的成分相继被洗脱,采用外标法对分离后的组分进行测定。上述方法使用的仪器体积大,结构复杂,造价昂贵,而且后续处理繁琐,不易普及。目前安检部门主要通过X光设备对物品进行安全检测,但是X射线无法侦测硝化纤维素。因此,寻找硝化纤维素的快速高效的检测方法十分迫切。
技术实现思路
针对现有技术的不足,本专利技术提供了一种硝化纤维素分子印迹电化学传感器的制备方法,利用工作电极表面涂敷的硝化纤维素分子印迹聚合物敏感膜对硝化纤维素的特异性吸附,通过电化学工作站检测电化学传感器的响应信号,实现硝化纤维素的高效、灵敏检测。本专利技术的技术解决方案如下:一种硝化纤维素分子印迹电化学传感器的制备方法,包括以下步骤:步骤1,将硝化纤维素粉末溶于丙酮中,加入聚合单体甲基丙烯酸(MAA)和交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA),室温下超声振荡5~20min后加入引发剂偶氮二异丁腈(AIBN),氮气保护下,在45℃~55℃下搅拌聚合4~7h,得到聚合产物,其中,甲基丙烯酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁腈的摩尔比为5:8~32:2;步骤2,将步骤1得到的聚合产物自然晾干后研磨成细粉,过标准筛后用洗脱液对聚合物粉末多次洗涤振荡,去除模板分子硝化纤维素,在30~60℃下烘干去模板后的聚合物,研磨、过标准筛后得到硝化纤维素分子印迹聚合物(MIP);步骤3,将步骤2得到的硝化纤维素分子印迹聚合物(MIP)溶于四氢呋喃中,得到硝化纤维素分子印迹聚合物溶液;步骤4,在抛光预处理后的玻碳电极表面涂敷步骤3得到的硝化纤维素分子印迹聚合物溶液,溶剂挥发后得到硝化纤维素分子印迹电化学传感器。优选地,步骤1中所述的甲基丙烯酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮二异丁腈的摩尔比为5:16:2。步骤2中,所述的洗脱液为体积比为4:1的甲醇与乙酸的混合液,洗脱步骤为:在研磨后的聚合粉末中,加入洗脱液,超声振荡1~3h,去除模板分子硝化纤维素,弃去上清液后离心取下层固体,分别用乙醇和去离子水清洗。进一步地,本专利技术还提供上述硝化纤维素分子印迹电化学传感器在硝化纤维素检测中的应用,具体方法如下:以硝化纤维素分子印迹电化学传感器为工作电极,以铂电极为辅助电极,以Ag/AgCl电极为参比电极,以浓度为0.1mol/L的硫酸溶液为电解液,扫描电位为-0.4V~0.4V,采用差分脉冲伏安法测定电流响应。本专利技术利用硝化纤维素分子印迹电化学传感器中与硝化纤维素互补的分子印迹空腔,与硝化纤维素特异性结合后引起电流变化,实现硝化纤维素的灵敏检测;电化学传感器的制备方法简单,条件温和,易于实现,检测成本低,且检测结束后容易洗脱,洗脱后的电化学传感器可重复使用,具有可再生性,在硝化纤维素的检测中具有广泛的应用前景。附图说明图1是实施例1中制备的硝化纤维素分子印迹聚合物、硝化纤维素和非印迹聚合物的红外光谱图。图2是实施例4中制备的硝化纤维素分子印迹聚合物和非印迹聚合物为敏感膜的电化学传感器的差分脉冲伏安曲线。具体实施方法下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细说明。实施例1硝化纤维素分子印迹聚合物的制备:准确称取NC0.3107g,加入30mL丙酮溶解。待NC溶解完全后,加入MAA0.28mL(3.33mmol)、EGDMA1mL(5.31mmol),室温下对混合液超声振荡10min,使模板NC与单体MAA、交联剂EGDMA充分接触。将超声振荡后的液体倒入4口烧瓶中,加入引发剂AIBN0.2189g(1.33mmol),固定在恒温水槽配套的铁架台上。装好冷凝管以及搅拌浆,打开搅拌器电源,改变转速,调试搅拌桨使其处于合适的位置。对聚合体系抽真空,待真空度超过0.1Mpa并持续一分钟,表明体系基本达到真空条件,接入氮气管,对聚合体系充入氮气。待缓冲瓶硅油液面上以一定频率产生气泡后,说明体系已处于氮气氛下。打开恒温水槽电源,控温50℃,调节转速,控制在200r/min左右,聚合4h后结束,得到聚合产物。将聚合产物移至洁净干燥的玻璃皿中,自然晾干后研磨成细粉,过标准筛。然后在粉末中加入现配的甲醇:乙酸=4:1(v:v)混合液50mL,放入超声波清洗器中振荡2h,去除模板分子NC。超声处理后,倒去上清液,用高速离心机离心。然后依次用乙醇、去离子水清洗下层白色固体三次,去除甲醇、乙酸等物质。用真空烘箱在50℃下对去模板后的聚合物烘干4h,用研钵对烘干后的固体研磨,过标准筛,得到NC分子印迹聚甲基丙烯酸聚合物。非印迹聚合物(NIP)采用同种方法制备,只是在聚合液中未加模板分子NC。图1是NC、MIP、NIP的红外光谱图。由图中NC的红外光谱可以看出,2918cm-1处的吸收峰为-CH2-中C-H的伸缩振动吸收峰,1634cm-1处强吸收峰为-NO2的伸缩振动吸收峰,1271cm-1处强吸收峰为C-O-C的伸缩振动吸收峰,837cm-1处强吸收峰为-CH2-中C-H的摇摆振动吸收峰。由图1NIP的红外光谱可以看出,3590cm-1为羧基中O-H的伸缩振动吸收峰,2953cm-1为-CH3中C-H的伸缩振动吸收峰,1本文档来自技高网
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一种硝化纤维素分子印迹电化学传感器的制备方法

【技术保护点】
一种硝化纤维素分子印迹电化学传感器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,将硝化纤维素粉末溶于丙酮中,加入聚合单体甲基丙烯酸和交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯,室温下超声振荡5~20min后加入引发剂偶氮二异丁腈,氮气保护下,在45℃~55℃下搅拌聚合4~7h,得到聚合产物,其中,甲基丙烯酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁腈的摩尔比为5:8~32:2;步骤2,将步骤1得到的聚合产物自然晾干后研磨成细粉,过标准筛后用洗脱液对聚合物粉末多次洗涤振荡,去除模板分子硝化纤维素,在30~60℃下烘干去模板后的聚合物,研磨、过标准筛后得到硝化纤维素分子印迹聚合物;步骤3,将步骤2得到的硝化纤维素分子印迹聚合物溶于四氢呋喃中,得到硝化纤维素分子印迹聚合物溶液;步骤4,在抛光预处理后的玻碳电极表面涂敷步骤3得到的硝化纤维素分子印迹聚合物溶液,溶剂挥发后得到硝化纤维素分子印迹电化学传感器。

【技术特征摘要】
1.一种硝化纤维素分子印迹电化学传感器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,将硝化纤维素粉末溶于丙酮中,加入聚合单体甲基丙烯酸和交联剂乙二醇二甲
基丙烯酸酯,室温下超声振荡5~20min后加入引发剂偶氮二异丁腈,氮气保护下,在45℃~
55℃下搅拌聚合4~7h,得到聚合产物,其中,甲基丙烯酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二
异丁腈的摩尔比为5:8~32:2;
步骤2,将步骤1得到的聚合产物自然晾干后研磨成细粉,过标准筛后用洗脱液对聚合
物粉末多次洗涤振荡,去除模板分子硝化纤维素,在30~60℃下烘干去模板后的聚合物,研
磨、过标准筛后得到硝化纤维素分子印迹聚合物;
步骤3,将步骤2得到的硝化纤维素分子印迹聚合物溶于四氢呋喃中,得到硝化纤维素
分子印迹聚合物溶液;
步骤4,在抛光预处理后的玻碳电极表面涂敷步骤3得到的硝化纤维素分子印迹聚合物
溶液,溶剂挥发后得到硝化纤维素...

【专利技术属性】
技术研发人员:肖正刚杨艳孟祥军
申请(专利权)人:南京理工大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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