本技术涉及分子识别吸附分离材料制备领域,介绍了一种利用不对称效应制备硅基碗状印迹聚合物吸附剂的方法及其应用。该技术以9-乙烯基腺嘌呤(9-VA)为模板分子,通过控制聚合条件,制备出具有碗状结构的印迹聚合物,用于高效吸附分离。
背景技术
分子印迹聚合物(MIPs)是模拟抗原-抗体作用制备的特异性吸附剂,也被称为“人工抗体”。通过功能单体和交联剂在模板分子存在情况下进行聚合,制备出在功能、大小和形状上与模板互补的特异性结合空腔。分子印迹聚合物的性能受制备过程中诸多方面因素的影响。除模板分子与功能单体的选择外,交联剂在其中也扮演着重要的角色。交联剂是用来固化模板分子与功能单体的周围空间,形成高度交联的聚合网络,而在模板分子去除以后,仍能有效的保留对模板分子的识别能力。这就要求选择的交联剂具备良好的化学稳定性,以及适中的刚性和柔性。同时,交联剂的用量直接影响分子印迹聚合物的交联度,进而影响聚合物与模板分子的结合力与选择性。当交联度过低时,形成的聚合网络就会比较疏松,导致印迹位点的稳定性不好,易在模板分子的去除过程中遭到破坏。但当交联度过高时,又会使形成的聚合物具有过高的刚性和疏水性,从而阻碍模板分子与印迹位点的结合。
近年来,随着硅烷偶联剂的种类越来越丰富,硅基印迹材料快速发展。溶胶-凝胶法是将硅烷氧基(Si(OR)n,R=烷基,如Me、Et、Pr等)作为分子前驱体进行水解和缩合,形成以二氧化硅为基础的无机网络。与柔性聚合物相比,二氧化硅具有高度交联的刚性结构,具有高形状选择性的潜力,可形成精细的印迹位点。二氧化硅在溶剂存在的情况下膨胀极小,热稳定性极佳。这些特性也使其能够保持印迹空腔的形状和大小。然而,SiO2
颗粒往往为实心的球状颗粒,产生的分子印迹位点较少。因此,制备大比表面积的载体材料对提高印迹效果十分关键。
基于独特的溶胶-凝胶工艺,许多研究表明,在溶胶阶段可以对二氧化硅的形状进行极大的控制。已有许多方法用于辅助溶胶-凝胶法合成具有不同形貌的材料,包括水热法、胶束组装法、相分离法等。但这些方法大多涉及复杂的制备过程和苛刻的反应条件,例如使用有毒溶剂或强酸,对于印迹组装过程会造成影响或者破坏。因此急需开发一种简单温和的手段来调控硅基印迹的形貌。不对称作用诱导液滴发生形变在自然界中很常见,例如,在水滴下落过程中,不对等的重力和摩擦阻力会将水滴塑造成流线型以减少空气阻力。同样的,在吹泡泡时,皂膜受单一方向力的作用也会发生形变。受此启发,本发明设计了一种温和简便且快捷的手段构筑碗状印迹复合纳米颗粒。
实现思路