用于西草净检测的分子印迹光子晶体水凝胶薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于西草净检测的分子印迹光子晶体水凝胶薄膜的制备方法，该方法经过单分散性良好的聚苯乙烯微球的制备、聚苯乙烯光子晶体的自组装、在蛋白石光子晶体模板缝隙中聚合形成西草净分子印迹聚合物、反蛋白石结构的分子印迹光子晶体水凝胶薄膜的制备的过程；本发明专利技术以聚苯乙烯微球为基础，胶体晶体自组装形成蛋白石光子晶体模板，将其与西草净分子印迹聚合物结合，借助分子印迹聚合物的选择识别性与光子晶体的光学特性的联合效应，当分子印迹凝胶薄膜识别西草净分子时，西草净分子的嵌入使其结构变化产生布拉格衍射峰红移，将分子识别信号转变为光学信号，达到肉眼可见的颜色变化，从而实现对西草净的快速检测。

Preparation of Molecularly Imprinted Photonic Crystal Hydrogel Films for the detection of Xi Cao Jing

【技术实现步骤摘要】
用于西草净检测的分子印迹光子晶体水凝胶薄膜的制备方法
本专利技术属于材料制备技术和检测
，涉及一种用于西草净检测的分子印迹光子晶体水凝胶薄膜的制备方法。
技术介绍
烟草是我国农业重要的经济发展作物之一，尽管受政策管控，质量效益提升慢，烟农积极性下降等因素影响，烟草产量下降成趋势，但我国烟草产量仍处于世界烟草产量前列。在烟草的种植和保存过程中，会不可避免的产生病虫灾害和杂草灾害，导致烟叶产量下降，质量降低等问题。人们为了提高烟叶的产量和质量，逐步利用除草剂、杀虫剂等农药防治这类灾害。除草剂等化学药品能快速有效地抑制和解决病虫害，虽然达到了增产增收的目的，但这类农药也造成了一定的危害。目前，各种农作物的农药残留等问题已经引起社会的广泛重视，迫切需要高效、快速、成本适宜的检测方法来完善农药的监管流程。除草剂等农药在自然降解过程中会转化为多种降解产物，这些降解产物大多数都具有原药或高于原药的毒性。同时它们很少残留在自然环境当中，多以结合态存在于样品中，一般的分析检测方法不能有效地进行处理，例如气相色谱法、高效液相色谱法、气相色谱串联质谱法和液相色谱串联质谱法。前处理技术应能对农药残留样品中的目标物进行完全地提取、纯化或富集，目前常用的除草剂前处理方法包括固相微萃取、基质固相分散萃取、凝胶渗透色谱法、化学处理法和微波萃取法等。这些常用的方法造价成本太高，局限性太强，并且精密仪器的检测对样品前处理要求较高，致使分析检测过程复杂，不适用于多产业推广。分子印迹技术是一种在高度交联的聚合物中引入识别位点，使其对目标分子具有选择识别能力的技术。光子晶体是由两种以上不同折射率材料在空间上按照一定的周期性排列所形成的材料。光子晶体的这种特殊结构会与可见光相互作用产生布拉格衍射，电磁波在其中传播时由于布拉格衍射会受到周期势场的调制而形成能带结构，即光子能带。光子能带之间可能出现光子带隙，频率处于光子能带中的光子能无损传播，而光子带隙是无法通过光子的。目前尚未见关于西草净除草剂的分子印迹光子晶体水凝胶的制备的相关报道。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于西草净检测的分子印迹光子晶体水凝胶薄膜的制备方法，该方法以光子晶体自组装结合分子印迹技术为制备手段，制备出用于西草净检测的分子印迹光子晶体水凝胶薄膜。本专利技术用于西草净检测的分子印迹光子晶体水凝胶薄膜的制备方法如下：（1）将苯乙烯、甲基丙烯酸、超纯水加入四口烧瓶中，在密封、通氮气条件下充分搅拌后加热至75～80℃，待温度稳定后，将引发剂添加到上述混合物中进行聚合反应7～10h，反应完成后过滤收集滤液，滤液离心去掉上清液，再添加超纯水清洗3～4次，去掉上清液制得聚苯乙烯微球乳液；所述苯乙烯和甲基丙烯酸的摩尔比为20～40:3，引发剂为过硫酸铵，过硫酸铵的添加量为苯乙烯质量的1～3%；（2）按聚苯乙烯微球乳液与超纯水体积比为1:15～25的比例，将步骤（1）聚苯乙烯微球乳液用超纯水稀释混匀，将亲水性处理过的玻璃片垂直插入稀释液中，在恒湿恒温条件下（温度40～60℃，湿度30～60%）进行处理，待稀释液挥发完全后，制得带有蛋白石结构光子晶体的玻璃片模板；所述亲水性处理过的玻璃片是将钙钠玻璃片用食人鱼洗液浸泡24h，在使用前用超纯水冲洗后放入无水乙醇中超声10～20min，最后用氮气吹干制得；（3）制备西草净预聚合溶液，在西草净预聚合溶液中加入引发剂2,2-二乙氧基-1-苯己酮，并通入氮气（5～15min）除去氧气，将一片带有蛋白石结构光子晶体的玻璃片模板与一块亲水性处理过的玻璃片重叠在一起，垂直插入除去氧气的西草净预聚合溶液中进行浸润，当带有蛋白石结构光子晶体的玻璃片模板变透明后，将其置于254～365nm紫外灯下冰浴聚合2～3h，在两玻璃片之间制得水凝胶薄膜；所述西草净预聚合溶液是将西草净、甲基丙烯酸和乙二醇二甲基丙烯酸酯添加到乙腈中混合，超声处理4～6min后，在-10～10℃下自组装12h制得，其中西草净与甲基丙烯酸的摩尔比为1:2.5～7.5，甲基丙烯酸与乙二醇二甲基丙烯酸酯的摩尔比为4:1～8:1；所述引发剂2,2-二乙氧基-1-苯己酮的添加量为甲基丙烯酸和乙二醇二甲基丙烯酸酯总质量的1～5%；（4）将步骤（3）制得的水凝胶薄膜放置于二甲苯中浸泡24～48h，除去光子晶体模板，形成反蛋白石结构的薄膜；然后再将浸泡后薄膜放入甲醇-乙酸洗脱液中浸泡5～10h除去西草净分子后，即得分子印迹光子晶体水凝胶薄膜；所述甲醇-乙酸洗脱液是甲醇和乙酸铵体积比7～14:1的比例混合制得。本专利技术的优点和技术效果：分子印迹聚合物的选择识别能力和光子晶体的光学信号自表达能力就像是传感器中的识别元件和转换器，将这两项特殊功能结合，制备出具有反蛋白光子晶体结构的分子印迹聚合物薄膜，则待测目标的分子识别信号就无须任何信号转换器，可以实现分子信号到光学信号的直接表达；这种分子印迹光子晶体材料是由有序连通的孔洞凝胶结构组成的，凝胶孔洞有利于分子运输，并且增大了分子印迹识别的比表面，最重要的是分子印迹凝胶结构产生的分子识别信号会直接影响其布拉格衍射，从而使其光学信号发生改变，人眼可观察到的宏观颜色发生相应变化。本专利技术以单分散性良好的聚苯乙烯微球为基础，将分子印迹技术与光子晶体技术相结合，制备出了西草净分子印迹光子晶体水凝胶薄膜；当目标分子与印迹空腔进行位点识别时，薄膜的凝胶孔壁会产生溶胀或收缩，改变其晶格参数，布拉格衍射峰发生变化，产生明显的红移现象；实施例结果显示薄膜同样具有高选择性，对四种三嗪类除草剂的检验中，在西草净溶液中其产生的峰位移远远超过其他三种除草剂；并且该印迹凝胶薄膜独特的光学性质能使其将分子信号转化为光学信号，薄膜呈现肉眼可见的从绿色向橙黄色的变化。附图说明图1为实施例1的光子晶体模板的扫描电子显微镜图；图2为实施例1的西草净分子印迹光子晶体水凝胶薄膜的扫描电子显微镜图；图3为实施例1的西草净分子印迹光子晶体水凝胶薄膜在不同浓度的西草净-乙腈溶液中的布拉格衍射峰变化图；图4为实施例2的西草净分子印迹光子晶体水凝胶薄膜在西草净-乙腈溶液中颜色变化实图；图5为实施例3的西草净分子印迹光子晶体水凝胶薄膜在三嗪类除草剂-乙腈溶液中的布拉格衍射峰变化图。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术保护范围不局限于所述内容。实施例1：本用于西草净检测的分子印迹光子晶体水凝胶薄膜的制备方法及应用如下：（1）在400mL的四口烧瓶上安装好搅拌装置、回流冷凝管、氮气导管和温度计，将苯乙烯、甲基丙烯酸、超纯水加入四口烧瓶中密封，通入氮气，气流量设置为每秒0.5～1个气泡，设置搅拌速度为300rpm，充分搅拌20min后加热，待温度稳定在75～80℃后，将过硫酸铵添加四口烧瓶中进行聚合反应7h，反应完成后用定量滤纸过滤，收集滤液，滤液离心去掉上清液，再添加超纯水清洗3次，去掉上清本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于西草净检测的分子印迹光子晶体水凝胶薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）将苯乙烯、甲基丙烯酸、超纯水加入四口烧瓶中，在密封、通氮气条件下充分搅拌后加热，待温度稳定后，将引发剂添加到上述混合物中进行聚合反应，反应完成后过滤收集滤液，滤液离心去掉上清液，再添加超纯水清洗3～4次，去掉上清液制得聚苯乙烯微球乳液；/n（2）将步骤（1）聚苯乙烯微球乳液用超纯水稀释混匀，将亲水性处理过的玻璃片垂直插入稀释液中，在恒湿恒温条件下进行处理，待稀释液挥发完全后，制得带有蛋白石结构光子晶体的玻璃片模板；/n（3）制备西草净预聚合溶液，在西草净预聚合溶液中加入引发剂 2,2-二乙氧基-1-苯己酮，并通入氮气除去氧气，将一片带有蛋白石结构光子晶体的玻璃片模板与一块亲水性处理过的玻璃片重叠在一起，垂直插入除去氧气的西草净预聚合溶液中进行浸润，当带有蛋白石结构光子晶体的玻璃片模板变透明后，将其置于254～365nm紫外灯下冰浴聚合2～3h，在两玻璃片之间制得水凝胶薄膜；/n（4）将步骤（3）制得的水凝胶薄膜放置于二甲苯中浸泡，然后再将浸泡后薄膜放入甲醇-乙酸洗脱液中浸泡除去西草净分子后，即得分子印迹光子晶体水凝胶薄膜。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于西草净检测的分子印迹光子晶体水凝胶薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将苯乙烯、甲基丙烯酸、超纯水加入四口烧瓶中，在密封、通氮气条件下充分搅拌后加热，待温度稳定后，将引发剂添加到上述混合物中进行聚合反应，反应完成后过滤收集滤液，滤液离心去掉上清液，再添加超纯水清洗3～4次，去掉上清液制得聚苯乙烯微球乳液；
（2）将步骤（1）聚苯乙烯微球乳液用超纯水稀释混匀，将亲水性处理过的玻璃片垂直插入稀释液中，在恒湿恒温条件下进行处理，待稀释液挥发完全后，制得带有蛋白石结构光子晶体的玻璃片模板；
（3）制备西草净预聚合溶液，在西草净预聚合溶液中加入引发剂2,2-二乙氧基-1-苯己酮，并通入氮气除去氧气，将一片带有蛋白石结构光子晶体的玻璃片模板与一块亲水性处理过的玻璃片重叠在一起，垂直插入除去氧气的西草净预聚合溶液中进行浸润，当带有蛋白石结构光子晶体的玻璃片模板变透明后，将其置于254～365nm紫外灯下冰浴聚合2～3h，在两玻璃片之间制得水凝胶薄膜；
（4）将步骤（3）制得的水凝胶薄膜放置于二甲苯中浸泡，然后再将浸泡后薄膜放入甲醇-乙酸洗脱液中浸泡除去西草净分子后，即得分子印迹光子晶体水凝胶薄膜。


2.根据权利要求1所述的用于西草净检测的分子印迹光子晶体水凝胶薄膜的制备方法，其特征在于：苯乙烯和甲基丙烯酸的摩尔比为20～40:3。


3.根据权利要求1所述的用于西草净检测的分子印迹光子晶体水凝胶薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）中引发剂为过硫酸铵，过硫酸铵的添加量...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾丽莉，佟振浩，李子怡，杜康，刘东辉，彭健，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53