一种聚丙烯酰胺导电分子印迹膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚丙烯酰胺导电分子印迹膜及其制备方法和应用。本发明专利技术先利用电聚合方式使丙烯酰胺、模板分子和导电组分在原位共同聚合，形成聚丙烯酰胺膜，再利用电化学洗脱的方式除去膜内的模板分子，从而得到高电导率且具有分子印迹功能的丙烯酰胺聚合物膜。本发明专利技术的制备方法，具有原位聚合、简便和快速的特点。另外，该导电水凝胶分子印迹膜因其亲水性、低阻抗以及特殊的分子印迹功能，可将其应用于某些特定分子，如胭脂红分子含量的检测。利用这种分子印迹膜对胭脂红分子进行定量检测的方法具有高灵敏度和高重现性的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯酰胺导电分子印迹膜及其制备方法和应用
本专利技术公开了一种聚丙烯酰胺导电水分子印迹膜及其制备方法和应用，属于膜材料和电化学传感器

技术介绍
分子印迹技术是近年发展起来的一门结合高分子化学、材料科学、化学工程及生物化学的交叉学科技术。它利用分子印迹聚合物模拟酶-底物或抗体-抗原之间的相互作用，对印迹分子也称模板分子进行专一识别。由于它的这种选择性识别作用，在吸附、分离、催化和目标物检测等领域具有广泛的应用前景，从而引起了人们的极大关注。然而常规的聚合物能带间隙很宽、室温下反键轨道上基本不存在电子，导致导电性很低，属于绝缘体，难以运用于电化学检测。为了解决这一问题，通常采用向聚合物内掺杂石墨烯、纳米金和纳米银等高导电性组分。这些方法虽然能有效的提高聚合物的导电能力，但是合成工艺繁琐、成本昂贵、不能大规模工业化生产，故而应用价值不高。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种聚丙烯酰胺导电分子印迹膜及其制备方法和应用。本专利技术将导电水凝胶技术与分子印迹技术相结合，合成出一种即具有分子印迹功能，又具有高导电性特点的聚合物膜。以克服现有分子印迹膜技术中电导率不高以及选择性低的缺陷。该膜还具有制备简单、操作易行和成本低廉等特性。本专利技术将上述聚丙烯酰胺导电分子印迹膜运用于胭脂红分子的检测中，提供一种能够定量检测胭脂红的方法，该方法具有高灵敏度、高精密度、高准确度、高回收率和高重现性的优点。本专利技术中，分子印迹膜是具有分子印迹和低阻抗两个特点的聚合物膜。其制备方法即利用电聚合方式使丙烯酰胺、模板分子(胭脂红)和导电组分(多巴胺DA、植酸PA)在原位共同聚合，形成聚丙烯酰胺膜，再利用电化学洗脱的方式除去膜内的模板分子，从而得到高电导率且具有分子印迹功能的丙烯酰胺聚合物膜。本专利技术的技术方案具体介绍如下。一种聚丙烯酰胺导电分子印迹膜的制备方法，具体步骤如下，具体步骤如下：(1)将丙烯酰胺、N,N-甲叉双丙烯酰胺、过硫酸钾和硝酸钾按比例混合，搅拌均匀后，得到混合液A；将模板分子、多巴胺DA和植酸PA按比例混合，搅拌均匀后，得到混合液B；将混合液A和混合液B混合后在超声条件预反应后得到聚合液；(2)将玻碳工作电极、饱和Ag/AgCl参比电极和铂丝对电极一同插入步骤(1)获得的聚合液中，三电极由电化学工作站连接，采用循环伏安法进行电引发聚合反应，聚合完成之后即在玻碳工作电极表面形成一层聚丙烯酰胺导电分子印迹膜；(3)将制备的聚丙烯酰胺导电分子印迹膜的玻碳工作电极置于去离子水中漂洗2-3次，以去除可能吸附上的未聚合组分；后将上述漂洗好的玻碳工作电极、饱和Ag/AgCl参比电极和铂丝对电极一同插入0.05～0.15mol/L的氢氧化钠溶液中，三电极由电化学工作站连接；差分脉冲伏安法对模板进行电化学洗脱，得到聚丙烯酰胺导电分子印迹膜。本专利技术中，步骤(1)中，丙烯酰胺AA、N,N-甲叉双丙烯酰胺MBA、过硫酸钾和硝酸钾的质量比为(7～8):(2～3):(2～3):(4:5)。本专利技术中，步骤(1)中，模板分子、多巴胺DA和植酸PA的质量比为(5～6):28:(1～2)。本专利技术中，步骤(1)中，模板分子为胭脂红。本专利技术中，步骤(1)中，混合液A和混合液B的体积比为1:1～1:1.5。本专利技术中，步骤(2)中，循环伏安法时，初始电位：-0.4V，结束电位：-1.3V，最高电位：-0.4V，最低电位：-1.3V，扫描速率：0.03V/s，循环次数：25次～35次，采样间隔：0.001V，沉积时间：2s～3s，灵敏度：10-4。本专利技术中，步骤(3)中，差分脉冲伏安法中，初始电位：0.0V，结束电位：1.0V，增量电压：0.004V，振幅：0.05V，脉冲宽度：0.2V，采样宽度：0.0167s，脉冲周期：0.5s，沉积时间：2s，灵敏度：10-6。本专利技术还提供一种上述的制备方法得到的聚丙烯酰胺导电分子印迹膜。优选的，聚丙烯酰胺导电分子印迹膜直径为1～3mm；聚丙烯酰胺导电分子印迹膜阻抗为45～55ohm。本专利技术进一步提供上述的聚丙烯酰胺导电分子印迹膜在胭脂红含量检测中的应用，应用方法的具体步骤如下：(1)、胭脂红标准溶液及待测含有胭脂红成分果汁溶液的配制配制浓度分别为2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L、10mg/L、12mg/L的胭脂红标准溶液，取含有胭脂红成分的待测溶液10mL，以去离子水定容至50mL；(2)、胭脂红分子的定量检测将七只附着聚丙烯酰胺导电胭脂红分子印迹膜的玻碳工作电极分别插入步骤(1)制备的各溶液中，搅拌20～40min，充分吸附后，置于去离子水中漂洗2-3次，后依次将上述漂洗好的七只玻碳工作电极、饱和Ag/AgCl参比电极和铂丝对电极一同插入物质的量浓度为0.1mol/L的pH＝4的醋酸缓冲溶液中，三电极由电化学工作站连接；通过差分脉冲伏安法进行测定，分别依次读取上述七只玻碳工作电极所对应的峰电流；差分脉冲伏安法的具体条件如下：初始电压：0.0V，结束电压：1.0V，增量电压：0.004V，振幅：0.05V，脉冲宽度：0.2V，采样宽度：0.0167s，脉冲周期：0.5s，沉积时间：2s，灵敏度：10-6；(3)、标准曲线的绘制以峰电流为纵坐标，胭脂红标准溶液所对应胭脂红浓度为横坐标，绘制峰电流与胭脂红标准溶液所对应的胭脂红浓度之间的曲线，拟合得到胭脂红浓度与峰电流的标准曲线方程；(4)、测定含有胭脂红成分果汁溶液中胭脂红的含量将步骤(2)中测定的含有胭脂红成分的待测溶液的峰电流代入步骤(3)所得胭脂红浓度与峰电流的标准曲线方程中，计算得到待测溶液中胭脂红的浓度，然后根据步骤(1)中的稀释倍数，从而求出待测溶液中胭脂红的含量。和现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过向丙烯酰胺中掺杂植酸与多巴胺，不仅克服了已有技术中采用石墨烯、纳米金和纳米银等无机高导电组分所带来的合成成本昂贵的缺点，还采用将植酸、多巴胺和丙烯酰胺共同聚合的方法，相对于以前报道的导电聚合物膜而言，简化了合成步骤，便于进行大规模工业化生产。进一步，本专利技术还提供一种利用上述膜对模板分子胭脂红分子定量检测的方法，特别在2mg/L～12mg/L范围内线性良好，线性相关系数R2＝0.984。因此该方法具有很高的灵敏度、精密度、准确度和回收率，而且检测时间短，使用寿命长，重现性好。再进一步，本专利技术采用胭脂红以外的其他某些特定的模板分子制备导电分子印迹膜时，获得的分子印迹膜可对特定模板分子进行定量检测。附图说明图1、空白聚丙烯酰胺膜表面扫描电镜表征图。图2、聚丙烯酰胺导电分子印迹膜表面扫描电镜表征图。图3、玻碳电极、空白聚丙烯酰胺膜电极、聚丙烯酰胺导电印迹膜在铁氰化钾溶液中检测循环伏安曲线图。图4、玻碳电极、空白聚丙烯酰胺膜电极、聚丙烯酰胺导电印迹膜在铁氰化钾溶液中检测电化学阻抗曲线图。图5、制备聚丙烯酰胺导电分子印迹膜原理示意图。图6、制备聚丙烯酰胺导电分子印迹膜电聚合装置图即膜电极的微观结构，其中1-玻碳工作电极，2-铂丝对电极，3-Ag/AgCl参比电极，4-银丝，5-饱和氯化钾溶液，6-聚合液，7-烧杯；插图中A表示聚合而得的聚丙烯酰胺导电分子印迹膜，B表示玻碳工作电极。图7、在实施例2中吸附有各种不同浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚丙烯酰胺导电分子印迹膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下，具体步骤如下：(1)将丙烯酰胺、N,N‑甲叉双丙烯酰胺、过硫酸钾和硝酸钾按比例混合，搅拌均匀后，得到混合液A；将模板分子、多巴胺DA和植酸PA按比例混合，搅拌均匀后，得到混合液B；将混合液A和混合液B混合后在超声条件预反应后得到聚合液；(2)将玻碳工作电极、饱和Ag/AgCl参比电极和铂丝对电极一同插入步骤(1)获得的聚合液中，三电极由电化学工作站连接，采用循环伏安法进行电引发聚合反应，聚合完成之后即在玻碳工作电极表面形成一层聚丙烯酰胺导电分子印迹膜；(3)将制备的聚丙烯酰胺导电分子印迹膜的玻碳工作电极置于去离子水中漂洗2‑3次，以去除可能吸附上的未聚合组分；后将上述漂洗好的玻碳工作电极、饱和Ag/AgCl参比电极和铂丝对电极一同插入0.05～0.15mol/L的氢氧化钠溶液中，三电极由电化学工作站连接；差分脉冲伏安法对模板进行电化学洗脱，得到聚丙烯酰胺导电分子印迹膜。

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯酰胺导电分子印迹膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下，具体步骤如下：(1)将丙烯酰胺、N,N-甲叉双丙烯酰胺、过硫酸钾和硝酸钾按比例混合，搅拌均匀后，得到混合液A；将模板分子、多巴胺DA和植酸PA按比例混合，搅拌均匀后，得到混合液B；将混合液A和混合液B混合后在超声条件预反应后得到聚合液；(2)将玻碳工作电极、饱和Ag/AgCl参比电极和铂丝对电极一同插入步骤(1)获得的聚合液中，三电极由电化学工作站连接，采用循环伏安法进行电引发聚合反应，聚合完成之后即在玻碳工作电极表面形成一层聚丙烯酰胺导电分子印迹膜；(3)将制备的聚丙烯酰胺导电分子印迹膜的玻碳工作电极置于去离子水中漂洗2-3次，以去除可能吸附上的未聚合组分；后将上述漂洗好的玻碳工作电极、饱和Ag/AgCl参比电极和铂丝对电极一同插入0.05～0.15mol/L的氢氧化钠溶液中，三电极由电化学工作站连接；差分脉冲伏安法对模板进行电化学洗脱，得到聚丙烯酰胺导电分子印迹膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，丙烯酰胺AA、N,N-甲叉双丙烯酰胺MBA、过硫酸钾和硝酸钾的质量比为(7～8)：(2～3):(2～3)：(4:5)。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，模板分子、多巴胺DA和植酸PA的质量比为(5～6)：28：(1～2)。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，模板分子为胭脂红。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，混合液A和混合液B的体积比为1:1～1:1.5。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，循环伏安法时，初始电位：-0.4V，结束电位：-1.3V，最高电位：-0.4V，最低电位：-1.3V，扫描速率：0.03V/s，循环次数：25次～35次，采样间隔：0.001V，沉积时间：2s～3s，灵敏度：10-4。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，差分脉冲伏安法中，初始电位：0.0V，结束电位：1.0V，增量电压：0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜涛，陈勇，张烨桦，刘书峰，邱海燕，边泽君，张梦圆，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31