一种新型镉离子印迹磁性介孔硅胶固相萃取剂的制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种新型镉离子印迹磁性介孔硅胶固相萃取剂的制备方法与应用。该萃取剂包括磁性Fe3O4核及核外依次包裹的SiO2层、介孔SiO2层和IIP层，所述IIP层键连有巯基；磁性Fe3O4核的粒径为10-20nm。以TEOS为偶联剂磁性Fe3O4纳米球为核制备得到核-壳结构的Fe3O4@SiO2；再以CTAB为致孔剂反应得到磁性介孔硅胶材料MMS；将MMS作为支撑基质，在其表面进行镉离子印迹聚合反应，去除模板离子后即得镉离子印迹磁性介孔硅胶固相萃取剂。本发明专利技术方法简单快捷、成本低、环境友好；制备的产品具有吸附速度快、吸附容量大、萃取效率高等优点，在镉离子的分离富集及检测上有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种新型镉离子印迹磁性介孔硅胶固相萃取剂的制备方法与应用。该萃取剂包括磁性Fe3O4核及核外依次包裹的SiO2层、介孔SiO2层和IIP层，所述IIP层键连有巯基；磁性Fe3O4核的粒径为10-20nm。以TEOS为偶联剂磁性Fe3O4纳米球为核制备得到核-壳结构的Fe3O4SiO2；再以CTAB为致孔剂反应得到磁性介孔硅胶材料MMS；将MMS作为支撑基质，在其表面进行镉离子印迹聚合反应，去除模板离子后即得镉离子印迹磁性介孔硅胶固相萃取剂。本专利技术方法简单快捷、成本低、环境友好；制备的产品具有吸附速度快、吸附容量大、萃取效率高等优点，在镉离子的分离富集及检测上有良好的应用前景。【专利说明】一种新型镉离子印迹磁性介孔硅胶固相萃取剂的制备方法 与应用
本专利技术属于重金属镉离子检测领域，具体涉及一种新型镉离子印迹磁性介孔硅胶 固相萃取剂的制备方法与应用。
技术介绍
在众多的样品预处理技术中，固相萃取相比于其它分离富集技术（如液相萃取、 沉淀）而言，因具有操作简单、富集倍数高、相分离速度快、有机溶剂用量少等优点，而受到 了人们的广泛关注。目前，开发具有良好性能的新型固相萃取材料是人们的研究热点。 离子印迹聚合物（IIP)是采用离子印迹技术，以目标离子作为模板，与功能单体 之间通过金属配位作用等方式相结合形成配合物，然后在交联剂的存在下交联聚合，形成 高度交联且具有一定机械性能的高分子聚合物，最后用强酸等洗脱剂将模板离子洗脱清 除，得到的功能基团和空间结构与模板离子相对应的具有三维孔穴结构的印迹材料。这种 独特的制备过程使得离子印迹聚合物具有构效预定性、高效选择性、广泛适用性三大特点， 可以作为一种固相吸附剂选择性地吸附目标离子，已经引起人们的广泛关注。但IIPs作为 固相萃取剂时，常存在与母液分离困难的问题，而且制备过程中清洗模板离子需要多次过 滤、离心等步骤，繁琐耗时。 磁固相萃取技术自 1999 年（Safafikovi,M.;Sa&fik,I.，''MagneticSolid-phase Extraction". J.Magn.Magn.Mater. 1999, 194(1)，108-112.)首次应用于分析领域以来， 由于其采用的磁性材料可在外加磁场下实现快速磁分离的独特性质而倍受研究者的亲睐， 已被广泛应用于生物技术、药物控制释放、生物大分子（酶、多肽、蛋白质）分离等领域。在 过去的十几年里，越来越多的磁固相萃取材料已被应用于金属离子检测与分离领域，但单 纯的磁性材料吸附能力有限且选择性较差，故而需要在其表面进行适当的修饰以提高吸附 性能及其选择性。将离子印迹聚合物包裹于磁材料表面，制得的磁性离子印迹材料则同时 具备这两种材料的优势，不仅具有特定的识选择性别位点，而且在外加磁场作用下，容易分 离回收，易于实现批操作，能快速、简单、高效地分离富集目标分析物，可用于选择性磁固相 萃取分离富集环境水样中的痕量元素。 目前磁性离子印迹聚合物材料的制备方法多采用表面印迹技术和溶胶凝胶法 (Luo,X.B. ,S.L.Luo,^NovelCu(Il)magneticionimprintedmaterialspreparedby surfaceimprintedtechniquecombinedwithasol-gelprocess". J.Hazard. Mater. 2011,192(3),949-955.)结合。表面印迹技术通过把结合位点固定在具有良好 可接近性的表面上，可以解决由传统本体聚合所获得的MIPs粒子当中结合位点不均 一、可接近性差、识别动力学慢、萃取时间长、内部模板难以洗脱、反复研磨费时费力等 一系列问题。但由于合成印迹聚合物的过程中聚合物包裹于表面，表层结合位点有限， 吸附容量与其他吸附材料相比不具有明显优势。而介孔硅胶材料（Yang，P.P. ;Gai，S. L. ;Lin,J.，"Functionalizedmesoporoussilicamaterialsforcontrolleddrug delivery". Chem.Soc.Rev. 2012, 41 (9)，3679-3698.)具有比表面积大、表面易改性、传 质均一、吸附容量高等特性，可以作为一种理想的吸附材料基质，与离子印迹材料相结合， 既凸显了离子印迹材料的特异选择性，也提高了材料的吸附容量，有利于高选择性并大量 的去除模板离子。
技术实现思路
本专利技术的目的是结合磁性材料、介孔硅胶和离子印迹聚合物的优势，提供一种对 目标离子Cd(II)具有高选择性、高吸附容量的磁性复合材料--新型镉离子印迹磁性介孔 硅胶固相萃取剂的制备方法与应用，该材料萃取动力学快，选择性好，吸附容量高，适用的 pH范围宽，且磁分离简单，易于实现批操作处理，可以用于选择性磁固相萃取分离富集复杂 基质样品中的CcL 本专利技术的目的通过下述技术方案实现： -种镉离子印迹磁性介孔硅胶固相萃取剂，包括磁性Fe3O4核及Fe3O4核外依次包 裹的SiO2层、介孔SiO2层和IIP层，所述的IIP层键连有巯基。所述的磁性Fe3O4核的粒径 为 10_20nm。 上述镉离子印迹磁性介孔硅胶固相萃取剂的合成路线图如图1所示，其制备方法 具体包括如下步骤： (1)米用共沉淀法（Liu,X. ;Ma,Z. ;Xing,J. ;Liu,H.，"Preparationand CharacterizationofAmino-SilaneModifiedSuperparamagneticSilica Nanospheres〃. J.Magn.Magn.Mater. 2004, 270(I)，1-6.)制备粒径为10_20nm的磁性 Fe3O4纳米球； (2)以四乙氧基硅烷（TEOS)为偶联剂，以步骤（1)制备的磁性Fe3O4纳米球为核， 采用Stilber硅胶偶联法制备具有核-壳结构的Fe3O4OSiO2，即MS(MagneticSilica); (3)以TEOS为偶联剂，以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB)为模板致孔剂，采用软模 板法在步骤（2)制备的MS表面包覆介孔SiO2壳层，去除CTAB后制得磁性介孔硅胶材料 MMS(MagneticMesoporousSilica)； (4)采用表面印迹技术结合溶胶凝胶法，以Cd(II)为模板离子、3-MPTMS(3-巯基 丙基三甲氧基娃烧）为功能单体合成镉离子印迹聚合物IIP(I〇nImprintedPolymer),然 后以TEOS为交联剂，将IIP涂层包覆于丽S表面，最后采用HCl溶液清洗去除模板离子得 到镉离子印迹磁性介孔娃胶II_MMS(IonImprintedMagneticMesoporousSilica)固相 萃取剂。 优选的，步骤（3)为：将步骤（2)制备的MS超声分散至乙醇中，加入CTAB的水溶 液，超声混合后，在搅拌下加入氨水反应；再滴加TEOS的乙醇溶液反应，得到的材料洗涤至 中性后于NH4NO3的乙醇溶液中回流去除CTAB，洗涤，干燥，即得磁性介孔硅胶MMS。该步骤 中，CTAB作为模板致孔剂加入到反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镉离子印迹磁性介孔硅胶固相萃取剂，其特征在于：包括磁性Fe3O4核及Fe3O4核外依次包裹的SiO2层、介孔SiO2层和IIP涂层，所述的IIP层键连有巯基。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡斌，赵冰珊，何蔓，陈贝贝，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42