[发明专利]一种镉离子表面印迹复合材料的制备方法和应用

说明书

本发明公开了镉离子表面印迹复合材料的制备方法和应用，属于催化技术以及分析化学检测技术领域。其主要步骤是一步法室温快速制备四氰基对醌二甲烷掺杂Cd‑MOF的复合材料TCNQ/Cd‑MOF，继续将该复合材料与1,5‑二异氰酸萘反应，生成聚脲和四氰基对醌二甲烷共掺杂Cd‑MOF的复合材料，再将其对Cd²⁺印迹。采用该材料构建的电化学传感器，可用于对食品中Cd²⁺的灵敏检测。

技术领域

本发明涉及一种镉离子表面印迹复合材料的制备方法及其在食品中的应用技术，属于催化技术与分析化学技术领域。

背景技术

重金属镉通过土壤重镉易向农作物转移，造成在大米、小麦、蔬菜等农产品中积累，导致食品品质下降。最常用的镉含量分析方法主要有原子吸收法、电感耦合等离子体发射光谱法等，这些方法均存在设备仪器昂贵、操作复杂等缺点。与之相对比的近年来发展的电化学技术，具有操作简便、仪器成本低廉、快速、灵敏度高等优点，基于此，建立一种食品中Cd²⁺含量的电化学检测技术具有重要意义。

众所周知，电化学检测技术的关键是在电化学传感器工作电极的表面构建电化学活性材料。在众多修饰材料中，金属有机骨架(MOFs)具有高孔隙率、大比表面积和明确晶体结构等特点，在电化学技术领域引起了研究者的广泛关注。此外，7,7,8,8-四氰基对醌二甲烷TCNQ分子，由于其整个分子的共轭电子结构, 经π-π堆垛后，可发挥其电子跃迁通道的作用，从而使其具有半导体的性能；与上述两类材料不同的另外一类多孔材料聚脲，是由多异氰酸酯和多胺化合物通过逐步聚合生成的含-NH-CO-NH-官能团的高分子聚合物；多异氰酸酯与水反应也可生成聚脲，聚脲材料具有良好的耐水性、耐老化性、耐磨性等优点，

离子印迹技术源于分子印迹技术，是制备对模板印迹聚合物离子具有预选择性吸附的技术，具有分子印迹的构效预知性、特异识别性和广泛实用性等优点。离子印迹聚合物对目标金属离子具有良好的吸附及机械稳定性，所以，它在固相萃取、水质分析和膜分离等中具有很好的应用前景。本发明将聚脲和四氰基对醌二甲烷共掺杂在Cd-MOF中获得的复合材料TCNQ/Cd-MOF/聚脲，将其印迹镉离子，以期建立测定痕量镉的新方法。

发明内容

本发明的技术任务之一是为了弥补现有技术的不足，提供一种镉离子表面印迹复合材料的制备方法，该方法所用原料成本低，反应能耗低，具有工业应用前景。本发明的技术任务之二是提供该镉离子表面印迹复合材料用于食品中的用途，即将该材料用于高灵敏度检测食品中Cd²⁺的含量，该检测仪器成本低、分析效率高、操作方便，操作技术要求低。

本发明的技术方案如下：

1.一种镉离子表面印迹复合材料的制备方法，步骤如下：

(1)制备复合材料TCNQ/Cd-MOF

取0.01g的7,7,8,8-四氰基对醌二甲烷TCNQ与10m L的二甲亚砜共混超声20 min，制得了四氰基对醌二甲烷溶液；

向四氰基对醌二甲烷溶液中，加入0.02mol的2,3-吡啶二羧酸配体、6-8mL浓度为6mol/L的氢氧化锂水溶液，制得了2,3-吡啶二羧酸盐和四氰基对醌二甲烷的共混液；

搅拌下，向2,3-吡啶二羧酸盐和四氰基对醌二甲烷的共混液中加入4-6mL、5 mol/L的CdCl₂·2.5H₂O水溶液，并继续搅拌10-20s，出现大量白色沉淀，静置 5min后，抽滤，分别水和乙醇各洗涤3次，65℃干燥至恒重，制得了四氰基对醌二甲烷掺杂Cd-MOF的复合材料TCNQ/Cd-MOF；

(2)制备镉离子表面印迹复合材料