专利名称：一种荧光离子印迹传感器及其在甲基汞离子检测中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于甲基汞离子检测的荧光离子印迹传感器及其制备方法。 (ニ)
背景技术：
汞是广泛存在于环境中的有害元素，存在形式迥异，毒性也各不相同，一般而言， 有机汞的毒性比无机汞的强，而甲基汞又是有机汞中毒性最強的存在形式之一，侵入人体后，会对神经系统，心脏，肾脏，皮肤等造成严重损害。甲基汞的測定方法主要有原子吸收光谱法、原子发射光谱法、气象色谱法、高效液相色谱法、离子色谱法和毛細管电泳等方法，但是这些方法都要求比较昂贵的测试仪器，测试成本较高。荧光分析法的灵敏度高，易操作、 成本低，成为检测甲基汞的新方法。离子印迹技术采用金属离子作为模板制备的离子印迹聚合物，具有专ー的识别位点、高的抗干扰性和抗外界恶劣条件等优点，主要应用于固相萃取以及实际样品中金属离子的分离分析，但应用于荧光传感器领域的报道很少。将离子印迹技术的高选择性和荧光技术的高灵敏相结合，制备的甲基汞离子印迹荧光传感器，具有选择性好、制备简单、寿命长等特点，并且能够多次循环使用，并易于与光学器件相结合。
发明内容
本发明目的是提供ー种制备简单、稳定性好、寿命长、易保存的选择性甲基汞离子荧光传感器及其制备方法和分析应用。本发明采用的技术方案是一种荧光离子印迹传感器，所述荧光离子印迹传感器由如下方法制备得到(1)将甲基汞化合物和荧光化合物溶于反应溶剂中，混合均勻，再加入功能単体、 交联剂和引发剂，混合均勻，得到反应溶液；所述甲基汞化合物为氯化甲基汞、溴化甲基汞或碘化甲基汞；所述荧光化合物为8-巯(羟基)基喹啉、1-烯丙基-3-(1-萘基)-2-硫脲、N-乙烯基咔唑或2-萘基丙烯酸酯；所述功能单体为下列之一甲基丙烯酸、丙烯酸、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶或丙烯酰胺；所述交联剂为下列之一或两者的混合物乙ニ醇ニ甲基丙烯酸酯或三甲氧基丙烷
三甲基丙烯酸酷；所述引发剂为偶氮ニ异丁腈；所述反应溶剂为ニ甲基亚砜、水或两者的混合物。所述甲基汞化合物、荧光化合物和功能単体的物质的量之比为1 1 4 4 250，优选1 1 3 4 200，所述功能単体和交联剂的物质的量之比为1 2 8。(2)将微孔滤膜浸没于步骤(1)得到的反应溶液中，静置1 60min后取出，将浸泡后的微孔滤膜夹于玻璃板或石英板间，脱气并密封，通常脱气后可以用保鲜膜或保鲜袋包玻璃板或石英板外面进行密封，然后置于60 70°C水浴中或紫外光下进行聚合反应4 32小吋，反应后将微孔滤膜从玻璃板或石英板中取出，用洗脱液洗脱膜上的甲基汞化合物至检测到膜的荧光强度恒定，再经水洗、干燥即得所述荧光离子印迹传感器；所述洗脱液为0. 05 IM (优选0. 1M)的醋酸、硝酸、盐酸、硫酸或EDTA水溶液中的ー种或几种。所述微孔滤膜为偏氟乙烯膜、醋酸纤维素膜、聚丙烯膜或聚醚砜膜。所述微孔滤膜的厚度通常为0. 2 0. 65 μ m,可选用市场上常见的可购置的微孔滤膜即可。所述微孔滤膜的大小可根据需要自行剪裁。所述引发剂在反应溶剂中的浓度为0. 001 0. 02g/ml。所述反应溶剂的体积用量通常以甲基汞化合物的物质的量计为0. 5 1. 5mL/ μ mol ο本发明还提供一种制备所述荧光离子印迹传感器的方法，所述方法为(1)将甲基汞化合物和荧光化合物溶于反应溶剂中，混合均勻，再加入功能単体、 交联剂和引发剂，混合均勻，得到反应溶液；所述甲基汞化合物为氯化甲基汞、溴化甲基汞或碘化甲基汞；所述荧光化合物为8-巯(羟基)基喹啉、1-烯丙基-3-(1-萘基)-2-硫脲、N-乙烯基咔唑或2-萘基丙烯酸酯；所述功能单体为下列之一甲基丙烯酸、丙烯酸、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶或丙烯酰胺；所述交联剂为下列之一或两者的混合物乙ニ醇ニ甲基丙烯酸酯或三甲氧基丙烷
三甲基丙烯酸酷；所述引发剂为偶氮ニ异丁腈；所述反应溶剂为ニ甲基亚砜、水或两者的混合物。所述甲基汞化合物、荧光化合物和功能単体的物质的量之比为1 1 4 4 250，优选1 1 3 4 200，所述功能単体和交联剂的物质的量之比为1 2 8。(2)将微孔滤膜浸没于步骤(1)得到的反应溶液中，静置1 60min后取出，将浸泡后的微孔滤膜夹于玻璃板或石英板间，脱气并密封，通常脱气后可以用保鲜膜或保鲜袋包玻璃板或石英板外面进行密封，然后置于60 70°C水浴中或紫外光下进行聚合反应4 32小吋，反应后，除去保鲜膜或保鲜袋，将微孔滤膜从玻璃板或石英板中取出，用洗脱液洗脱膜上的甲基汞化合物至检测到膜的荧光强度恒定，再经水洗、干燥即得所述荧光离子印迹传感器；所述洗脱液为0. 05 IM醋酸、硝酸、盐酸、硫酸或或EDTA水溶液中的一种或几种。所述方法中，所述步骤(1)中，所述混合均勻优选使用超声混合10 40min。所述方法中，所述步骤O)中，置于60 70°C水浴中或紫外光下进行聚合反应 4 32小时，优选在60 70°C水浴中反应6 32小时或在紫外光下反应20 32小时。本发明所述的方法中，所述引发剂在反应溶剂中的浓度为0.001 0.02g/ml，所述的反应溶剂的体积用量通常以甲基汞化合物的物质的量计为0. 5 1. 5mL/ymoL·本发明还提供所述的荧光离子印迹传感器在甲基汞离子检测中的应用。
进一歩，本发明所述应用的方法为绘制标准曲线用pH = 7HC1-Tris缓冲液配制不同浓度的甲基汞标准溶液，将荧光离子印迹传感器置于不同浓度的甲基汞标准溶液中，静置1 30min，达到吸附平衡后取出，用滤纸吸去膜表面的水分，检测荧光离子印迹传感器在吸附甲基汞后的荧光强度I，激发波长250-350nm，检测波长300-500nm，并检测空白荧光离子印迹传感器在同样条件下的荧光强度为对照，记为Itl ；以吸附的甲基汞浓度为横坐标，以α/ ο-υ %为纵坐标，绘制得到标准曲线；将待测样品溶液用pH = 7HC1-Tris缓冲液稀释，经0. 45 μ m微孔滤膜过滤得供试样品溶液，将荧光离子印迹传感器在去离子水中充分溶胀后，取出，用滤纸吸去膜表面的水分，置于荧光孔板中，取所述供试样品溶液加入装有所述荧光离子印迹传感器的荧光孔板中，激发波长250-350nm，检测波长300-500nm，对照标准曲线，得到所述供试样品溶液中的甲基汞离子浓度，再计算得到待测样品溶液中的甲基汞离子浓度。本发明甲基汞离子印迹传感器为多种功能単体和荧光化合物和模板离子通过聚合方式形成的高分子类型传感器，依据聚合过程中离子和其它化合物的配位作用，洗脱后聚合物内部会留下与模板离子空间结构互补的空穴结构和化学键合作用，从而实现对目标重金属的专ー性识别，同时还具有以下优点制备相对简单、稳定性好、易保存，寿命长，不污染样本，并易于与光学器件相结合，具有广泛实用性。本发明的效果主要体现在本发明提供了一种用于甲基汞离子检测的荧光离子印迹传感器，其形态为以商业膜为支撑膜的高分子复合膜，制备过程相对简单，制备得到的传感器具有专ー识别性、抗外界恶劣条件、抗干扰性等优点，而且循环使用多次仍可保持好的性能，具有广泛实用性，是快速检测实际样品中有毒金属离子的方法之一。
图1为实施例8的标准曲线图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行进一歩描述，但本发明的保护范围并不仅限于此实施例1 将0. 004mmol 8-巯基喹啉和0. 002mmol氯化甲基汞溶解于1. 5mlDMS0中混合超声20min ；在上述混合物中加入0. 008mmol甲基丙烯酸，0. (Mmrnol乙ニ醇ニ甲基丙烯酸酯和 0. 015g偶氮ニ异丁腈充分混合，超声混合30min，得反应溶液；将Icm长X Icm宽X 0. 2 μ m 厚度的醋酸纤维素膜置于上述反应溶液中静置30min后取出，用石英板夹住，赶出气泡后用封ロ膜将石英板包好密封后在65°C下水浴加热15小吋。反应完全后，将制备的甲基汞离子印迹膜取出，先用0. IM EDTA水溶液洗脱，再用0. IM硫酸溶液洗脱模板离子，直至检测到荧光强度不再变化，再用甲醇和超纯水洗脱，最后将印迹膜干燥，即为荧光离子印迹传感器。所得荧光印迹传感器分析检测甲基汞离子的最佳PH = 7，循环使用寿命20次性能不变。实施例2
将0. 002mmol氯化甲基汞和0. 004mmol 2-萘基丙烯酸酯溶于ImlDMSO中混合超声30min，再加入4-乙烯基吡啶0. 4mmol,2mmol三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯和0. Olg偶氮二异丁腈，超声混合20min，得反应溶液；将Icm长X Icm宽X 0. 47 μ m厚度的聚丙烯膜置于上述反应溶液中静置20min后取出，用石英板夹住，赶出气泡后用封口膜密封后在65°C下水浴加热10小时制得甲基汞离子荧光印迹膜，将膜从石英板中取出，用0. IM HNO3溶液洗脱印迹膜上的模板离子，直至荧光强度不再变化，然后用超纯水洗除残留的HNO3溶液，将印迹膜干燥，即为荧光离子印迹传感器。所得荧光印迹传感器分析检测甲基汞离子的最佳PH=7，循环使用寿命20次性能不变。实施例3 将0. 006mmol 1_烯丙基_3_ (1_萘基)_2_硫脲和0. 002mmol溴化甲基汞于1. 5mlDMSO中混合超声30min，再加入2-乙烯基吡啶0. 4mmol,3. 2mmol乙二醇二甲基丙烯酸酯交联剂和0. 02g偶氮二异丁腈，超声混合30min，得反应溶液；将Icm长X Icm宽X 0. 65 μ m厚度的醋酸纤维素膜置于上述反应溶液中静置IOmin后取出，用石英板夹住，赶出气泡后用封口膜密封后在65°C下水浴加热6小时，制得甲基汞离子荧光印迹膜，将膜从石英板中取出，用0. IM HNO3溶液洗脱印迹膜上的模板离子直至荧光强度不变，并用超纯水洗除残留的HNO3后，将印迹膜干燥，即为荧光离子印迹传感器。所得荧光印迹传感器分析检测甲基汞离子的最佳PH = 7，循环使用寿命20次性能不变。实施例4 将0. 006mmol 8_巯基喹啉和0. 002mmol溴化甲基汞溶解于1. 5mlDMS0中混合超声20min ；在上述混合物中加入0. 4mmol丙烯酰胺，2mmol乙二醇二甲基丙烯酸酯和0. 015g偶氮二异丁腈充分混合，超声混合30min，得反应溶液；将1. 5cm长X 1. 5cm宽X 0. 65 μ m厚度的聚偏氟乙烯膜置于上述反应溶液中静置40min后取出，用石英板夹住，赶出气泡密封，将其置于紫外灯照射下反应20小时。反应完全后，将制备的甲基汞离子印迹膜取出，用0. IM HCl溶液洗脱，直至荧光强度不再变化，用超纯水洗除残留HCl溶液，最后将印迹膜干燥，即为荧光离子印迹传感器。所得荧光印迹传感器分析检测甲基汞离子的最佳PH = 7，循环使用寿命20次性能不变。实施例5 将0. 002mmol碘化甲基汞和0. 008mmol 1_烯丙基_3_(1_萘基)_2_硫脲溶于2ml DMSO禾Π Iml H2O溶液中超声15min，再加入2-乙烯基吡啶0. 5mmol,2mmol三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯和0. 015g偶氮二异丁腈，超声混合20min，得反应溶液；将2cm长X 2cm宽X 0. 45 μ m厚度的聚偏氟乙烯膜置于上述反应溶液中静置50min后取出，用石英板夹住，脱气密封后在紫外灯照射下反应32小时，制得甲基汞离子荧光印迹膜，将膜从石英板中取出，用0. IM HCl溶液洗脱印迹膜上的模板离子直至荧光强度稳定，并用超纯水洗除残留的HCl后，将印迹膜干燥，即为荧光离子印迹传感器。所得荧光印迹传感器分析检测甲基汞离子的最佳PH = 7，循环使用寿命20次性能不变。实施例6 将0. 004mmol N-乙烯基咔唑和0. 002mmol碘化甲基汞于1. 5mlDMS0中混合超声30min,再加入2-乙烯基吡啶0. 4mmol,，2mmol乙二醇二甲基丙烯酸酯交联剂和0. 02g偶氮二异丁腈，超声混合30min，得反应溶液；将Icm长X Icm宽X0. 22 μ m厚度的聚醚砜膜置于上述反应溶液中静置20min后取出，用石英板夹住，用封口膜密封后置于65°C下水浴加热24小时，制得甲基汞离子荧光印迹膜，将膜从石英板中取出，用0. IM HCl溶液洗脱印迹膜上的模板离子直至荧光强度稳定，并用超纯水洗除残留的HCl溶液后，最后将印迹膜干燥，即为荧光离子印迹传感器。所得荧光印迹传感器分析检测甲基汞离子的最佳PH= 7，循环使用寿命20次性能不变。实施例7 将0. 004mmol 8_巯基喹啉和0. 004mmol氯化甲基汞溶解于2mlDMS0中混合超声IOmin ；在上述混合物中加入0.016mmol甲基丙烯酸，0. 032mmol三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯和0. 002g偶氮二异丁腈充分混合，超声混合35min，得反应溶液；将Icm长X Icm宽X 0. 65 μ m厚度的醋酸纤维素膜置于上述反应溶液中静置60min后取出，用石英板夹住，赶出气泡，后用封口膜密封，将其置于在65°C下水浴加热32小时。反应完全后，将制备的金属离子印迹膜先用IM EDTA水溶液洗脱模板离子，直至荧光强度变化稳定，然后甲醇和超纯水洗脱，最后将印迹膜干燥，即为荧光离子印迹传感器。所得荧光印迹传感器分析检测甲基汞离子的最佳PH = 7，循环使用寿命20次性能不变。实施例8 应用实施例1绘制标准曲线用pH = 7HC1-Tris缓冲液配制不同浓度的甲基汞离子标准溶液。将实施例1中制备的荧光印迹传感器置于不同甲基汞离子溶液中静置5min，达到吸附平衡后，取出，滤纸吸干表面的水分，检测荧光印迹膜在吸附甲基汞离子后的荧光强度(吸附平衡后的荧光强度记为I)，激发波长350nm，检测波长420nm，并以空白不添加甲基汞离子的荧光印迹湿膜在同样条件下的荧光强度为对照(记为g，以吸附的甲基汞离子浓度为横坐标、以(1/1^1)%为纵坐标，绘制标准曲线(见附图1)。实际水样品甲基汞检测取待测样品溶液用pH = 7HC1-Tris缓冲溶液体积比1 1稀释，经0.45 μ m微孔滤膜过滤，得供试样品溶液。将实施例1制得的荧光印迹干膜在去离子水中充分溶胀后，取出，用滤纸吸去膜表面的水分，放置于荧光孔板中，取300 μ 1上述供试样品溶液加入含荧光印迹膜的荧光微孔板中，按上述条件测定荧光强度，对照标准曲线，测得供试样品溶液中含甲基汞0. 081mg/l (与采用气相色谱测定结果基本一致)，计算可得待测样品含甲基汞为0. 162mg/L·
权利要求
1.一种荧光离子印迹传感器，其特征在于所述荧光离子印迹传感器由如下方法制备得到(1)将甲基汞化合物和荧光化合物溶于反应溶剂中，再加入功能単体、交联剂和引发剂，混合均勻，得到反应溶液；所述甲基汞化合物为氯化甲基汞、溴化甲基汞或碘化甲基汞；所述荧光化合物为8-巯(羟基)基喹啉、1-烯丙基-3-(1-萘基)-2-硫脲、N-乙烯基咔唑或2-萘基丙烯酸酷；所述功能单体为下列之一甲基丙烯酸、丙烯酸、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶或丙烯酰胺；所述交联剂为下列之一或两者的混合物乙ニ醇ニ甲基丙烯酸酯或三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯；所述引发剂为偶氮ニ异丁腈； 所述反应溶剂为ニ甲基亚砜、水或者两者的混合物。所述甲基汞化合物、荧光化合物和功能単体的物质的量之比为1 1 4 4 250， 所述功能単体和交联剂的物质的量之比为1 2 8。(2)将微孔滤膜浸没于步骤(1)得到的反应溶液中，静置1 60min后取出，将浸泡后的微孔滤膜夹于玻璃板或石英板间，脱气并密封，然后置于60 70°C水浴中或紫外光下进行聚合反应4 32小吋，反应后将微孔滤膜从玻璃板或石英板中取出，用洗脱液洗脱膜上的甲基汞化合物至检测到膜的荧光强度恒定，再经水洗、干燥即得所述荧光离子印迹传感器；所述洗脱液为0. 05 IM的醋酸、硝酸、盐酸、硫酸或EDTA水溶液中的ー种或几种。
2.如权利要求1所述的荧光离子印迹传感器，其特征在于所述微孔滤膜为偏氟乙烯膜、醋酸纤维素膜、聚丙烯膜或聚醚砜膜。
3.如权利要求1所述的荧光离子印迹传感器，其特征在于所述引发剂在反应溶剂中的浓度为0. 001 0. 02g/ml，所述反应溶剂的体积用量以甲基汞化合物的物质的量计为 0. 5 1. 5mL/ μ mol。
4.一种制备如权利要求1所述荧光离子印迹传感器的方法，其特征在于所述方法为 (1)将甲基汞化合物和荧光化合物溶于反应溶剂中，再加入功能単体、交联剂和引发剂，混合均勻，得到反应溶液；所述甲基汞化合物为氯化甲基汞、溴化甲基汞或碘化甲基汞；所述荧光化合物为8-巯(羟基)基喹啉、1-烯丙基-3-(1-萘基)-2-硫脲、N-乙烯基咔唑或2-萘基丙烯酸酯；所述功能单体为下列之一甲基丙烯酸、丙烯酸、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶或丙烯酰胺；所述交联剂为下列之一或两者的混合物乙ニ醇ニ甲基丙烯酸酯或三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯；所述引发剂为偶氮ニ异丁腈； 所述反应溶剂为ニ甲基亚砜、水或两者的混合物。所述甲基汞化合物、荧光化合物和功能単体的物质的量之比为1 1 4 4 250，所述功能単体和交联剂的物质的量之比为1 2 8。(2)将微孔滤膜浸没于步骤(1)得到的反应溶液中，静置1 60min后取出，将浸泡后的微孔滤膜夹于玻璃板或石英板间，脱气并密封，然后置于60 70°C水浴中或紫外光下进行聚合反应4 32小吋，反应后将微孔滤膜从玻璃板或石英板中取出，用洗脱液洗脱膜上的甲基汞化合物至检测到膜的荧光强度恒定，再经水洗、干燥即得所述荧光离子印迹传感器；所述洗脱液为0. 05 IM的醋酸、硝酸、盐酸、硫酸或EDTA水溶液中的ー种或几种。
5.如权利要求4所述荧光离子印迹传感器的方法，其特征在于所述脱气后的密封是用保鲜膜或保鲜袋包在玻璃板或石英板外面进行密封。
6.如权利要求4所述的荧光离子印迹传感器，其特征在于所述引发剂在反应溶剂中的浓度为0. 001 0. 02g/ml，所述反应溶剂的体积用量以甲基汞化合物的物质的量计为 0. 5 1. 5mL/ μ mol。
7.如权利要求1所述的荧光离子印迹传感器在甲基汞离子检测中的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于所述应用的方法为绘制标准曲线用PH = 7的HCl-Tris缓冲液配制不同浓度的甲基汞标准溶液，将荧光离子印迹传感器置于不同浓度的甲基汞标准溶液中，静置1 30min，达到吸附平衡后取出，用滤纸吸去膜表面的水分，检测荧光离子印迹传感器在吸附甲基汞后的荧光强度I，激发波长250-350nm，检测波长300-500nm，并检测空白荧光离子印迹传感器在同样条件下的荧光强度为对照，记为Itl;以吸附的甲基汞浓度为横坐标，以(ι/ ο-υ^为纵坐标，绘制得到标准曲线；将待测样品溶液用PH = 7的HCl-Tris缓冲液稀释，经0. 45 μ m微孔滤膜过滤得供试样品溶液，将荧光离子印迹传感器在去离子水中充分溶胀后，取出，用滤纸吸去膜表面的水分，置于荧光孔板中，取所述供试样品溶液加入装有所述荧光离子印迹传感器的荧光孔板中，激发波长250-350nm，检测波长300-500nm，对照标准曲线，得到所述供试样品溶液中的甲基汞离子浓度，再计算得到待测样品溶液中的甲基汞离子浓度。
全文摘要
本发明提供了一种用于选择性检测甲基汞离子的离子印迹荧光传感器及其制备方法。传感器制备包括三个过程(1)先将甲基汞离子与功能单体和荧光物质通过配位作用形成预共聚物；(2)加入交联剂，引发剂，并以微孔滤膜为支撑介质，在合适的条件下引发聚合，从而将模板分子以互补的空间结构形式固定在聚合物中；(3)采用酸、EDTA洗脱的方式，将模板分子从聚合中洗脱除去，留下特定的空穴，获得荧光甲基汞离子印迹复合膜传感器。获得的印迹复合膜对甲基汞离子表现出较高的选择性和灵敏性，并可循环使用多次，本发明荧光传感器制备简单、快捷，可用于环境等样品中甲基汞离子的选择性检测。
文档编号C08J7/16GK102585281SQ20111046051
公开日2012年7月18日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者姚克俭, 沈绍传, 高云玲 申请人:浙江工业大学