纳米分子印迹聚合物薄膜的原位制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种纳米分子印迹聚合物薄膜的原位制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：（１）将辅助成膜材料、功能单体、模板分子和引发剂在适当溶剂中混合均匀，通过旋涂技术在平整基底上旋涂形成分子印迹聚合物前驱体的复合膜；（２）通过分子印迹聚合物前驱体的复合膜进行光引发或热聚合反应形成纳米膜；（３）洗脱去除纳米膜中的模板分子即得纳米厚度的分子印迹聚合物薄膜。该方法将合适的辅助成膜材料引入分子印迹预聚合体系，能有效地提高原位制备纳米级光学厚度分子印迹薄膜的稳定性。同时，方法中所用基底材料也不限于导电材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于传感与分离
，具体涉及一种纳米分子印迹聚合物薄膜的原位 制备方法和在白光干涉反射光谱传感中的应用。
技术介绍
分子印迹(molecular imprinting)技术是现有技术中较为热门的技术之一，其原 理是当模板分子(印迹分子)与聚合物单体接触时会形成多重作用点，通过聚合过程这种 作用就会被记忆下来，当模板分子除去后，聚合物中就形成了与模板分子空间构型相匹配 的具有多重作用点的空穴，这样的空穴将对模板分子及其类似物具有选择识别特性。该技 术在仿生学、分离技术、传感技术等方面都有广泛的应用。通过分子印迹技术制备的分子印 迹聚合物材料为分子印迹(molecular imprinting)材料，是一种具有模拟生物分子识别能 力的聚合物材料，不仅对特定模板分子有高度亲和性和选择性，同时具有抗恶劣环境能力 强、稳定性好的优点。分子印迹聚合物材料由于溶解性差，通常采用模具限定下的原位聚合方法制备印 迹聚合物膜。将预制备的分子印迹聚合物颗粒用低沸点溶剂分散，然后把溶液通过蘸涂、滴 涂或旋涂到基底表面，通过溶剂挥发在基底表面形成分子印迹聚合物膜的方法虽然简单， 采用此法制备的分子印迹聚合物膜厚度一般在微米量级或以上，可用于选择性分离或制 备。然而由于常用的成膜方法如压膜法、原位聚合法和旋涂等技术制成的膜往往存在厚度 大、均勻性差、重现性和稳定性较差、难以重复等缺点，从而极大地影响了化学传感器的灵 敏度和仪器的设计定型，难以用于实际产品的制作。纳米级厚度的分子印迹聚合物膜具有传质距离短，吸附过程快等优点，特别适合 用于传感技术的介质膜。目前在平整基底上制备纳米级光学厚度的分子印迹聚合物膜一般 采用电聚合方法。电聚合方法采用在功能单体和模板分子的溶液中进行循环伏安扫描一定 时间后，纳米膜沉积在电极表面，洗脱去除模板分子后就可以得到保留有模板分子构型孔 穴的纳米分子印迹聚合物膜。电聚合法制备分子印迹传感器具有一些突出的优点，如制备 简单，在功能单体和模板分子的溶液中进行循环伏安扫描就能实现；以及能够在任何导电 基质上获得重现性优良的超薄膜。但其不足之处是所选基底需要是导电基底，同时单体必 须能够通过电极的氧化还原反应形成聚合物。这在很大程度上限定了可原位形成纳米级光 学厚度膜的分子印迹聚合物材料种类。本专利技术由此而来。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种纳米分子印迹聚合物薄膜的原位制备方法，解决了现有 技术中分子印迹聚合物薄膜通过电聚合法才能制备，制备条件严格限制了分子印迹聚合物 薄膜的种类等问题。为了解决现有技术中的这些问题，本专利技术提供的技术方案是—种纳米分子印迹聚合物薄膜的原位制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤(1)将辅助成膜材料、功能单体、模板分子和引发剂在适当溶剂中混合均勻，通过 旋涂技术在平整基底上旋涂形成分子印迹聚合物前驱体的复合膜；(2)通过分子印迹聚合物前驱体的复合膜进行光引发或热聚合反应形成纳米膜；(3)洗脱去除纳米膜中的模板分子即得纳米厚度的分子印迹聚合物薄膜。优选的，所述辅助成膜材料选自聚苯乙烯、聚乙烯醇；所述辅助成膜材料在混合物 溶液的浓度在5mg/ml 100mg/ml。优选的，所述功能单体选自N，N-二乙基胺乙基甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯 酸、三氟甲基丙烯酸、乙烯基苯甲酸、亚甲基丁二酸、2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙磺酸、2-乙 烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、乙烯基咪唑、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、甲 基丙烯酰胺的一种。优选的，所述溶剂选自甲苯、乙腈、氯仿、四氢呋喃、正己烷、乙醇、甲醇等。优选的， 所述交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羟甲基基 丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺的一种。优选的，所述基底材料选自玻璃、硅片、金膜。优选的，纳米分子印迹聚合物薄膜光学厚度在50 lOOOnm内。本专利技术还提供了一种权利要求1所述的纳米分子印迹聚合物薄膜在作为白光干 涉反射光谱传感器的传感介质方面的应用。本专利技术的分子印迹聚合物薄膜的原位制备技术，利用辅助成膜材料聚苯乙烯等提 高基底上原位制备分子印迹聚合物薄膜的稳定性。所述原位制备分子印迹聚合物薄膜的光 学厚度在纳米范围内可控，可制备光学厚度在几十纳米到1微米的分子印迹聚合物薄膜。 所述原位制备分子印迹聚合物薄膜具有白光反射干涉光谱(RIfS)传感特性。所述分子印迹聚合物薄膜原位制备所用单体包含但不限于甲基丙烯酸，乙烯基吡 啶，丙烯酰胺等常规单体。所述原位分子印迹聚合物薄膜制备技术是指先在平整基底上，在 辅助成膜材料存在下利用旋涂技术制备分子印迹聚合物前驱体的复合膜，再进行光引发或 热聚合形成纳米厚度的分子印迹聚合物。所述辅助成膜材料包括但不限于聚苯乙烯、聚乙 烯醇，其成膜浓度从5mg/ml到100mg/ml可变。所述基底材料包含但不限于玻璃、硅片、金 膜等常规材料。本专利技术的目的是通过将单体、模板分子和引发剂的预聚合体系与辅助成膜材料在 适当的溶剂中混合，利用旋涂技术在基底上成膜，以此将聚合过程限定在薄膜层内。本方法 加入合适的辅助成膜材料增强旋涂成膜的稳定性，同时控制膜的光学厚度在纳米级范围。 所制备的分子印迹聚合物膜可用作传感器的介质膜。本专利技术提供了一种可在非导电基底上原位制备纳米级厚度的分子印迹聚合物薄 膜的技术。本专利技术利用合适的辅助成膜材料与分子印迹聚合的单体、模板分子和引发剂在 适当溶剂中混合，利用旋涂技术在所选基底上形成厚度可控的分子印迹薄膜。辅助成膜材 料改善了分子印迹预聚合体系的黏度和聚合环境，有效提高了成膜的质量。所制备的分子 印迹聚合物薄膜光学厚度在纳米级，并且对吸附的模板分子的量敏感。相对于现有技术中的方案，本专利技术的优点是本专利技术将合适的辅助成膜材料引入分子印迹预聚合体系，能有效地提高原位制备纳米级光学厚度分子印迹薄膜的稳定性。本专利技术所提出的方法可用于一般的分子印迹聚合体系，通常的功能单体和模板分 子都可利用本方法制备纳米级光学厚度分子印迹薄膜；同时，本方法所用基底材料也不限 于导电材料。本专利技术制备的分子印迹薄膜可用于传感器的传感介质。综上所述，本专利技术属于传感领域，具体涉及一种在平整基底上原位制备用于选择 性吸附的分子印迹聚合物薄膜的方法。具体地说，在辅助成膜材料存在下，包含有功能单 体、模板分子和引发剂的有机溶液通过旋涂技术在所选基底上形成预聚合膜，再在惰性气 氛中光照或加热一定时间。由此制备的分子印迹聚合物薄膜光学厚度在纳米范围，可以用 作白光干涉反射光谱技术的敏感膜介质。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述图1为Ta205基底上氯霉素印迹膜脱附前(a)和脱附后(b)的红外谱图；图2为Ta205基底上氯霉素印迹聚合物薄膜的扫描电镜图；图3为氯霉素印迹聚合物薄膜多次洗脱和吸附模板分子后的RIfS光谱；图4为乙烯雌酚印迹聚合物薄膜的红外光谱；图5为乙烯雌酚印迹聚合物薄膜的RIfS光谱；图6为氯霉素印迹聚合物薄膜光学厚度的变化与氯霉素溶液浓度的关系。 具体实施例方式以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明 本专利技术而不限于限制本专利技术的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米分子印迹聚合物薄膜的原位制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：　　（１）将辅助成膜材料、功能单体、模板分子、交联剂和引发剂在适当溶剂中混合均匀，通过旋涂技术在平整基底上旋涂形成分子印迹聚合物前驱体的复合膜；　　（２）通过对分子印迹聚合物前驱体的复合膜进行光引发或热聚合反应形成纳米膜；　　（３）洗脱去除纳米膜中的模板分子即得纳米厚度的分子印迹聚合物薄膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：付德刚，戎非，刘冬梅，刘秋明，王永向，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]