[发明专利]过渡金属离子印迹聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及离子印迹聚合物，特别涉及高分子主链侧接季铵盐和席夫碱配体的多孔球形的过渡金属离子印迹聚合物，用于过渡金属离子的识别、分析检测和分离富集，属于功能高分子材料领域。

技术背景

印迹聚合物是指以某一特定的目标分子或离子为模板，将结构上具有互补性的功能单体通过相互作用(配位键、氢键、范德华力、静电作用、疏水作用等)与模板结合，加入交联剂进行聚合反应，反应完成后，将模板洗脱出来，形成一种具有固定空穴大小和形状，高选择识别再吸附模板的刚性聚合物材料，称之为印迹聚合物材料。分子或离子印迹聚合物以其优良的选择性和识别性能已经在化学传感器、天然抗体模拟、选择性催化、药物手性分离、药物控制释放、农残分析、色谱固定相、固相萃取剂等等方面得到广泛的应用。

离子印迹聚合物是印迹聚合物一个分支，制备离子印迹聚合物的功能单体是可聚合的配体或螯合配体。所述的可聚合配体或螯合配体能与模板(指的是过渡金属离子)形成稳定配合物。所述的可聚合配体或螯合配体与过渡金属离子之间的离子键和配价键相对于氢键、范德华力、静电作用、疏水作用等具有更强的作用力，空间结构稳定，定向性强，有利于制备高选择性的、印迹功能稳定的印迹聚合物；通过配位作用的识别过程具有结合快速且可逆的优点；另外，过渡金属离子配位作用在极性体系中可以稳定存在，这就使水溶性模板和印迹聚合物的制备和应用成为可能；金属离子离子配位作用具有良好的热力学稳定性，比较容易达到动力学平衡，应用范围广泛；再者，由于过渡金属离子在不同氧化状态下具有不同的化学特性，故此配合物适应于制备离子印迹聚合物材料。

所述离子印迹聚合物材料作为固相萃取剂用于医药、食品、饮用水和环境中痕量重金属离子的分离、富集和分析检测，应具有特效的选择性及亲和性。综上所述，本发明设计一种过渡金属离子印迹聚合物材料对过渡金属离子既具有特效选择性及亲和性，又具有显色反应特征、荧光增强或荧光淬灭现象，由此用作痕量过渡金属离子的原位检测指示剂或识别传感器，简易实现肉眼判定痕量过渡金属离子的种类和价态，达到简便手续和降低成本的目的。同时要求所述过渡金属离子印迹聚合物材料制备原料来源广泛、制备方法简便易行，又可用作一些行业中过渡金属离子的分离富集材料。

发明内容

本发明提供一种过渡金属离子印迹聚合物，指的是高分子主链侧接季铵盐和席夫碱配体单元的多孔球形配位印迹聚合物，是以分子结构中含有季铵盐和席夫碱配合物单元的功能单体、第二单体和交联剂为原料，通过自由基共聚反应制成的过渡金属离子印迹聚合物。

所述的分子结构中含有季铵盐和席夫碱配合物单元的功能单体选自通式(I_A)、通式(I_B)或通式(I_C)所示结构中的一种或两种以上：

通式(I_A)

通式(I_B)

通式(I_C)

通式(I_A)、通式(I_B)或通式(I_C)中的R选取H或甲基；Y选取O或NH；n选取2、3、4、5或6中的一种，R₁和R₂分别选取C₁～C₁₈烷基中的一种，R₃选取C₃～C₁₈不饱和烷基；Q选取C₆～C₁₂芳基或ZCH，所述的Z选取H、C₁～C₁₂烷基或C₆～C₁₂芳基中的一种；M指的是过渡金属离子，L选自水、甲醇、乙醇、丙酮、丙烯酰胺、2-甲基丙烯酰胺、丙烯酰肼、2-甲基丙烯酰肼、丙烯酸、2-甲基丙烯酸、1-乙烯基咪唑、1-烯丙基咪唑、4-乙烯基吡啶、2-乙烯基吡啶、N-(4-乙烯基苯基)亚胺双乙酸、烯丙基磺酸或5-乙烯基水杨醛中的一种或两种以上；m选自0、1、2或3中的一种；X^-选自F^-、Cl^-、Br^-、I^-、HSO₄^-、H₂PO₄^-或CH₃COO^-中的一种。