[发明专利]一种表面印迹石墨烯复合材料的制备

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机-无机分子印迹复合材料，特别是一种具有特异性识别的表面印迹石墨烯复合材料.

技术背景

分子印迹聚合物(MIPs)是这样一种合成的人工受体：它具有形状与底物分子相匹配的空腔，而且有着特定排列的功能基团可以与底物分子产生识别作用.与常规和传统的分离和分析介质相比，基于分子识别的分子印迹聚合物的突出特点是对被分离物或分析物具有高度的选择性.同时分子印迹聚合物的物理化学稳定性好，能够耐受高温、高压、酸碱、有机溶剂等，具有构效预定性、特异识别性和广泛实用性三大特点.因而，在化学催化、材料科学、色谱分离、仿生传感等方面得到了日益广泛的应用.

制备分子印迹聚合物的方法有本体聚合、悬浮聚合、沉淀聚合、乳液聚合法和表面印迹法等.早期大多采用本体聚合制备MIPs，即将模板分子、功能单体和交联剂加人溶液中，聚合制得多孔、坚硬大块聚合物，将其研磨、破碎、筛分得到一定粒径的分子印迹聚合物，最后洗脱除去模板分子.此法简便、直接，但是这种方法得到的聚合物颗粒较大，并且不够均匀，印迹效率不高.悬浮聚合和乳液聚合比本体聚合有较大的改进，可以得到具有较大表面积、颗粒均匀的聚合物，并且印迹效果比本体聚合好，吸附量更高.但用这些方法所得到的聚合物，由于印迹位点仍处于聚合物内部，模板分子不易洗脱，结合位点较少，所以在这基础上，表面分子印迹技术逐渐发展起来.表面印迹就是采用一定的手段使印迹的结合位点尽可能的停留在印迹聚合物的表面，能够使模板分子更容易的接近结合位点，有利于模板分子的洗脱和再结合，此方法对于生物大分子尤为适合.Zhou等(Zhou W，J Mater Chem.，2010，880-883)以多巴胺为功能单体和交联剂，弱碱性条件下使多巴胺自聚合，在超顺磁性的四氧化三铁表面制备牛血红蛋白的分子印迹膜.实验结果表明，聚多巴胺膜厚度可控，且非特异性吸附小，是一种新型的制备蛋白质分子印迹材料.Chen等(Chen T，J Mater Chem.，2012，3990-3996)以硅纳米线作为蛋白质分子印迹的强化材料，多巴胺为单体，牛血红蛋白为模板分子合成一种印迹材料.该材料在5分钟内达到了吸附平衡，并且对模板分子具有特异性识别和强大的结合力.同时，通过对稳定性及再生性的研究发现印迹纳米线具有显著的再生性.

石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料，是碳的二维结构，是一种“超级材料”，是最薄却也是最坚硬的纳米材料，其厚度只有0.335纳米.以石墨烯为基质的表面印迹技术有以下优点：(1)通过石墨烯能够得到大小和形态可控的分子印迹聚合物；(2)石墨烯良好的机械性能和热学性能，因此以石墨烯为基质还能够提高MIPs的机械性能和耐用性；(3)石墨烯具有很大的比表面积和极小的厚度，与常用的载体材料相比，印迹只发生在石墨烯的表面，有利于减少“包埋”现象，对模板分子的洗脱和识别也是有利的，这样就提高了模板分子的利用率。

多巴胺(DA)是附蛋白的拟态小分子，在弱碱性条件下自身易发生聚合形成聚多巴胺(PDA)膜，常温下便可自发进行，无需加入引发剂，而且膜的厚度可以控制、恶劣条件下性质稳定且长期耐用.此外，PDA上还有氨基和邻苯二酚基团等多官能团，具有很好的亲水性及生物相容性，特别适用于印迹生物活性物质(Zhuo R，Chem.Commun.，2008，5761-5763；ZhouW，J Mater Chem.，2010，880-883).

本专利结合了石墨烯和多巴胺的优点，以石墨烯为载体，盐酸多巴胺为功能单体，合成了具有特异性识别的表面印迹石墨烯复合材料.该制备方法简单、成本低、反应过程易于控制，可以得到生物相容性好的印迹材料，它不但拥有良好的选择性，还表现出结合容量高和良好的可再生性的优势，因此在实际应用中前景广泛.

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有特异性识别功能的分子印迹石墨烯复合材料的制备方法.该方法操作简单，反应过程易于控制，节能环保，且制得的印迹材料具有良好的选择性、快速吸附、结合容量高和可再生性.

实现本发明目的的技术方案为：

首先将氧化石墨烯均匀分散在缓冲液中，向得到的氧化石墨烯分散液中加入盐酸多巴胺和模板分子，将混合液进行搅拌，最后离心洗涤，洗脱除去模板分子得到分子印迹石墨烯复合材料.

本发明的优点：

1.石墨烯具有独特的结构和优异的电学、热学、力学等性能，与常用的载体材料相比，石墨烯的厚度很薄，因此赋予MIPs较大的比表面积.